第三章 第4讲 金属材料与金属矿物的开发利用（讲义及练习）-2027届高三化学·大一轮复习.

该高中化学高考复习讲义聚焦金属材料与金属矿物开发利用，涵盖铜及其化合物性质、合金特点、金属冶炼原理等核心考点，按“性质-应用-制备”逻辑构建知识体系，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生系统掌握重点难点。 讲义突出科学思维与科学探究，如对比铜与铁化合物性质培养分析能力，设计金属冶炼模拟实验强化实践认知，设置基础巩固到综合应用的分层练习，助力学生高效突破考点，为教师把控复习节奏提供清晰指引。

大一轮·化学 第4讲 金属材料与金属矿物的开发利用 考点一 铜及其化合物的主要性质及应用 1．铜的性质 物理性质 铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性(仅次于银)和延展性 化学性质 与非金属反 应 a．潮湿的空气中：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 (碱式碳酸铜，绿色固体) b．与氧气加热：2Cu＋O22CuO (黑色固体) c．铜丝在Cl2中燃烧：Cu＋Cl2CuCl2 (棕黄色烟) d．铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S 与 酸反 应 铜与非氧化性酸不反应，但与氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)能反应 a．铜与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O b．铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O c．铜与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 与盐溶液反 应 a．铜与氯化铁溶液：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋ b．铜与硝酸银溶液：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ 2．铜的重要化合物 (1)氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O) 颜色 黑色 砖红色 与非氧化性酸反应 CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O 与氧化性酸反应 CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O 3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O 与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑ (2)氢氧化铜 ①物理性质：蓝色不溶于水的固体 ②化学性质 a．受热发生分解：Cu(OH)2CuO＋H2O b．能与酸反应：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O c．弱氧化性(检验醛基)：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O (3)铜盐 ①碱式碳酸铜：Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分 a．受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O b．可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。 ②硫酸铜(CuSO4) a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末 b．无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据 ③铜盐的毒性：铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒 注意 ①通常利用反应：2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2 ②Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解 2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O ③无水CuSO4只能作为检验水的试剂；由于其吸水效率不是太高，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂 ④溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的鉴别依据 ⑤Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2+的原理之一 ⑥CuS、Cu2S均为黑色粉末，难溶于水和非氧化性酸，能被硝酸等强氧化性酸溶解 3．铜及其化合物的性质应用 ①区别红色物质Cu和Cu2O的方法：向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu，反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。 ②通常利用热的铜网（反应2Cu＋O22CuO）除去混合气体中的少量O2。 ③Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解： 2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。 ④无水硫酸铜只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。 ⑤CuO用于有机化合物中的元素分析——李比希法 将准确称量的样品置于一燃烧管中，经红热的氧化铜氧化后，再将其彻底燃烧成二氧化碳和水，用纯的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂（附在石棉上粉碎的氢氧化钠）及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的二氧化碳变为碳酸钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的二氧化碳和水的重量，由此即可计算样品中的碳和氢的含量。 ⑥利用新制Cu(OH)2悬浊液检验有机化合物中含有的—CHO，如乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式： CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O 4．铜的存在及制备 (1)铜的存在：在人类历史上，首先发现并应用的是铜，其后是铁。铜在自然界中以游离态和化合态形式存在。常见的铜矿石有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石(Cu2(OH)2CO3) (2)铜的制备和精炼 ①湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ②高温炼铜(火法炼铜)：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜) 2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO (炉渣) 2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ 【注意】实验室常用H2或CO还原CuO，而工业上不是用此法炼铜 5．熟记铜及其化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 【逐点训练1】 1．文物见证了中华民族的发展，陕晋宁青四省有着悠久的历史，灿烂的文化。下列文物的制作材料主要含有机高分子的是 A．陕西省宝鸡青铜器博物馆的何尊 B．山西省应县木塔 C．宁夏银川西瓦王陵出土的鎏金铜牛 D．青海省博物馆的宗日舞蹈纹彩陶盆 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．何尊属于青铜器，材料为青铜（铜锡合金），是无机金属材料，不含有机高分子，A不符合题意； B．应县木塔制作材料为木材，木材的主要成分是纤维素，纤维素属于天然有机高分子，B符合题意； C．鎏金铜牛主体材料为铜，表层鎏金为金属金，都属于无机金属材料，不含有机高分子，C不符合题意； D．彩陶盆属于陶瓷，陶瓷是硅酸盐类无机非金属材料，不含有机高分子，D不符合题意； 故答案选B。 2．化学与生活、科技息息相关，下列说法正确的是 A．中国天眼传输信息用到的光纤材料的主要成分是高纯度的硅 B．豆油的主要成分油脂属于天然高分子化合物 C．运输水果时，向水果箱内喷少量溶液以延长水果保质期涉及氧化还原反应 D．溶液可用于腐蚀印刷铜质线路板是因为Fe比Cu的金属性强 【答案】C 【详解】A．光纤材料的主要成分是二氧化硅（SiO2），而非高纯度硅（Si），硅主要用于半导体材料，A错误； B．油脂是高级脂肪酸甘油酯，其相对分子质量在几百，不属于高分子化合物，B错误； C．KMnO4溶液通过强氧化性将水果释放的乙烯（催熟剂）氧化，延长水果保质期，涉及氧化还原反应，C正确； D．FeCl3腐蚀铜是因Fe3+的氧化性强于Cu2+，而非Fe的金属性比Cu强，D错误； 故答案选C。 3．下列有关铜元素转化的离子方程式书写正确的是 A．向稀硫酸中加入铜粉： B．将一小块钠投入溶液中： C．用溶液腐蚀印刷电路板： D．向含、的溶液中加入过量浓氨水，使与分离： 【答案】C 【详解】A．在金属活动性顺序中铜位于氢之后，铜与稀硫酸不发生反应，原离子方程式违背客观反应事实，不存在对应的离子方程式，A错误； B．钠投入硫酸铜溶液时，钠会先和水发生反应生成氢氧化钠与氢气，氢氧化钠再和铜离子结合生成氢氧化铜沉淀，不会直接置换出铜单质，正确离子方程式为，B错误； C．氯化铁溶液腐蚀铜制电路板时，具备氧化性，能将Cu氧化为，自身被还原为，给出的离子方程式原子、电荷均守恒，符合实际反应，C正确； D．向铜离子溶液中加入过量浓氨水，先生成氢氧化铜沉淀，沉淀会继续与过量氨水反应生成四氨合铜配离子，正确离子方程式为，D错误； 故选C。 4．部分含Fe或Cu物质的“价—类”二维图如图所示。下列推断错误的是 A．物质b、c、d、e均可与硝酸反应生成g B．常压点燃条件下存在a→b转化的金属元素，其焰色试验火焰呈绿色 C．物质f和足量氨水反应可能得到物质d或e D．若物质a能和水蒸气反应，则会生成物质c和一种可燃性气体 【答案】D 【分析】a为Fe或Cu，b为或,c为，d为或，e为，f为盐或盐，g为盐。 【详解】A．b如果为，可以被稀硝酸氧化生成盐；c为，和稀硝酸反应生成盐；d如果为，可以被稀硝酸氧化生成盐；e为，和稀硝酸反应生成盐，所以选项A正确； B． Fe与氧气点燃只能生成，不符合a→b转化，常压点燃条件下，Cu可被氧化为，Cu元素的焰色试验火焰呈绿色，选项B正确； C．若f为盐，与足量氨水反应，第一步生成：；第二步在空气中被氧化为：，选项C正确； D．能与水蒸气反应的a为Fe，反应方程式为，产物是，不是c，因此选项D错误； 故答案选择D。 5．宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料(主要成分为)，青色来自蓝铜矿颜料(主要成分为)。下列说法正确的是 A．保存《千里江山图》不需控制温度和湿度 B．孔雀石、蓝铜矿颜料易被空气氧化 C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D．中铜的质量分数高于 【答案】D 【详解】A．《千里江山图》的纸质基材易在湿度不适的环境中腐坏，且碱式碳酸盐颜料受热易分解，因此保存需要控制温度和湿度，A错误； B．两种颜料成分中Cu为+2价、C为+4价、O为-2价、H为+1价，均处于稳定价态，不易被空气氧化，B错误； C．两种颜料均为碱式碳酸盐，可与酸发生反应，不耐酸，C错误； D．孔雀石：，蓝铜矿：， 因此中铜的质量分数更高，D正确； 故选D。 6．某学习小组探究铜盐溶液加热蒸干后物质的成分。取少量纯净的氯化铜晶体加水溶解，置于蒸发皿中，加热搅拌，直至蒸干。实验加热过程中观察到蓝色溶液先变成绿色溶液，最后得到棕黄色固体，该固体溶于水后可得蓝色溶液。下列说法错误的是 A．实验过程中，存在平衡： B．温度升高和浓度的不断增大，均有利于转化为 C．实验过程中，得到的棕黄色固体中存在氯化铜 D．由该实验的现象可知：将硝酸铜溶液加热蒸干最后得到硝酸铜 【答案】D 【详解】A．蓝色的和黄色的共存时溶液显绿色，与实验中蓝色溶液变为绿色溶液的现象匹配，该平衡存在，A正确； B．加热蒸发过程中溶剂水减少，浓度增大，根据勒夏特列原理，增大反应物浓度，平衡正向移动，有利于四氯合铜离子生成；且该转化为吸热反应，温度升高也促进平衡正向移动，B正确； C．实验中观察到棕黄色固体，结合铜的氯化物性质，氯化铜为棕黄色固体，故固体中存在氯化铜，C正确； D．硝酸铜溶液中存在水解平衡：，加热过程中易挥发、受热易分解，水解平衡不断正向移动，蒸干后氢氧化铜分解最终得到CuO，无法得到硝酸铜，D错误； 故选D。 7．室温下，某兴趣小组用下图所示装置在通风橱中进行如下实验： 实验 现象 试管Ⅰ中开始无明显现象，逐渐有微小气泡生成，反应越来越剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色。 试管Ⅱ中剧烈反应，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿色；之后向绿色溶液中持续通入N₂，溶液变为蓝色 下列说法中，不正确的是 A．试管Ⅰ中浅红棕色气体为，由还原生成 B．等质量的Cu完全溶解时，试管Ⅱ中消耗的多 C．将Cu换成Fe之后重复实验，试管Ⅰ中反应更剧烈 D．试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管Ⅰ中的不同，是由于溶有 【答案】A 【详解】A．试管Ⅰ中产生的微小气泡是Cu与稀硝酸反应的产物NO，浅红棕色气体为，由NO被空气氧化所得，A错误； B．等质量的Cu分别与稀硝酸、浓硝酸完全反应时，消耗的物质的量之比为2:3，则试管Ⅱ中消耗的多，B正确； C．常温下Fe在浓硝酸中发生钝化，试管Ⅱ中现象不明显，试管Ⅰ中反应更剧烈，C正确； D．试管Ⅱ中反应生成、和，溶液呈绿色，向绿色溶液中持续通入，将溶于溶液中的排出，溶液变为蓝色，所以试管Ⅱ中反应后的溶液呈绿色是因为溶有，D正确； 故答案选A。 8．钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为。为探究的性质，取等量少许分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法不正确的是 实验操作及现象 试管甲 滴加过量溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色：倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失 试管乙 滴加过量氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色 A．试管甲中新生成的沉淀为金属 B．试管甲中沉淀的变化均能体现的酸性 C．试管乙实验可证明与形成无色配合物 D．上述两个实验表明为两性氧化物 【答案】D 【分析】试管甲中和发生歧化反应，生成铜和，倒掉溶液后，铜和浓硝酸反应生成和；试管乙中和过量氨水反应生成无色溶液，静置后被氧化为深蓝色的。 【详解】A．与0.3mol/L稀硝酸反应时Cu元素发生歧化，部分升为+2价使溶液显浅蓝色，部分降为0价生成金属Cu沉淀，A正确，不符合题意； B．试管甲第一步反应中生成，体现了酸性；第二步Cu与浓硝酸反应生成和，同时体现酸性和氧化性，两个变化均体现了的酸性，B正确，不符合题意； C．试管乙中加入过量氨水沉淀溶解得到无色溶液，振荡、静置后被氧化为深蓝色的，证明Cu(Ⅰ)与可形成无色配合物，C正确，不符合题意； D．两性氧化物是既能与酸反应只生成盐和水，又能与碱反应只生成盐和水的氧化物，Cu2O与硝酸发生氧化还原反应，与氨水反应生成配合物，不符合两性氧化物的定义，D错误，符合题意； 故答案选D。 考点二 金属材料与金属矿物的开发利用 1．合金 (1)概念：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 (2)性质：具有金属的性质 (3)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能 ①熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 ②硬度：合金的硬度一般它的比各成分金属的硬度大 注意 ①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素 ②合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质 ③并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金 ④合金一定是混合物，没有固定的熔点 ⑤常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体 2．常见的金属材料 (1)金属材料的分类 (2)几种常见的合金 【注意】钢是用量最大，用途最广的合金 3．新型合金 (1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用 (2)其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域 (3)用途广泛的稀土金属 ①稀土元素 a．镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素 b．我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全 ②用途 a．稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素 b．稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域 3．金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形式 ①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu ②化合态：化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在，如： Al、Na 【注意】少数金属在自然界中能以游离态的形式存在；而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在 (2)金属冶炼的实质：金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程，即：Mn＋＋ne－===M (3)金属冶炼的一般步骤 (4)金属冶炼方法——根据金属的活泼性 ①物理提取法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在 ②热分解法：适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活泼的金属；像汞、银等不活泼金属，它们在金属活动性顺序表中位于氢的后面，其阳离子得到电子的能力很强，所以其还原条件也较容易达到。它们的氧化物受热就能分解得到单质。适用范围是不活泼的金属Hg和Ag 2HgO2Hg＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑ ③热还原法：适用于冶炼位于金属活动性顺序表中部的金属；常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、活泼金属(如：铝)等，多数金属的冶炼过程属于热还原法。适用范围是较活泼的金属 Zn～Cu a．焦炭还原法：2PbO＋C2Pb＋CO2↑、C＋2ZnO2Zn＋CO2↑ b．一氧化碳还原法：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 (高炉炼铁) c．氢气还原法：WO3＋3H2W＋3H2O d．活泼金属还原法(铝热反应)：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr 10Al＋3V2O56V＋5Al2O3 ④电解法：位于金属活动性顺序表中氢前面的钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很强，这些金属单质都很容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，因此用一般的方法和一般的还原剂很难使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。适用范围是活泼的金属 K～Al 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 、2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ ⑤特殊金属的冶炼方法： 有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如： Na＋KClK↑＋NaCl 2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等 主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。 注意 ①工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高 ②冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度 ③金属的活泼性与冶炼方法的关系： ④金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，其阳离子越难被还原 【逐点训练2】 1．2025年12月3日，我国朱雀三号重复使用运载火箭成功发射。下列有关说法错误的是 A．火箭加注的液氢燃料是高能清洁燃料 B．飞船内常用固体来吸收空气中的 C．火箭用到的先进陶瓷材料属于无机非金属材料 D．火箭箭体用到钛合金，钛属于稀土金属 【答案】D 【详解】A．液氢燃烧热值高，反应产物只有水，无污染物产生，属于高能清洁燃料，A正确； B．是强碱，可与酸性氧化物发生反应，能够吸收飞船内空气中的，B正确； C．陶瓷的主要成分为无机硅酸盐或其他无机非金属化合物，属于无机非金属材料，先进陶瓷也属于该类别，C正确； D．稀土金属指镧系元素以及钪、钇，钛属于过渡金属，不属于稀土金属，D错误； 故答案为：D。 2．表中陈述Ⅰ与Ⅱ均正确，且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 黄铜表面有致密的氧化物薄膜 B 酸性：乙酸>丙酸 推电子效应：甲基<乙基 C 工业合成氨需在高温下进行 合成氨反应是放热反应 D 用甲醛与苯酚合成酚醛树脂 甲醛与苯酚间发生加聚反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．黄铜不易产生铜绿是因为合金中锌比铜活泼，发生电化学腐蚀时锌优先被氧化，保护了铜，陈述Ⅱ错误，A不符合题意； B．烷基为推电子基团，推电子效应甲基<乙基，使得乙酸羧基中O-H键极性强于丙酸，更易电离出，故酸性乙酸>丙酸，陈述Ⅰ、Ⅱ均正确且有因果关系，B符合题意； C．合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，工业选择高温是为了提高反应速率、使催化剂活性达到最佳，二者无因果关系，C不符合题意； D．甲醛与苯酚合成酚醛树脂的反应为缩聚反应，反应过程中会生成小分子水，陈述Ⅱ错误，D不符合题意； 故选B。 3．2025年9月10日，我国宣布在辽宁省大东沟发现一个世界级金矿，金资源量近1500吨。大东沟金矿埋藏浅，金矿物赋存状态简单，属于易采易选金矿床，经济潜力巨大。下列说法错误的是 A．金的化学性质很稳定，不与空气、水等发生反应 B．用浓盐酸和浓硝酸的混合物(体积比为)可以溶解黄金 C．金矿开采需综合满足易采易选、安全合规、环保达标、资源高效等要求 D．黄金按质量分数分为12K、18K、22K、24K等级，纯金为24K 【答案】B 【详解】A．金的化学性质稳定，常温下不与空气、水等反应，自然界中常以单质形式存在，A正确； B．浓盐酸与浓硝酸按体积比3：1混合形成王水，可溶解黄金，B错误； C．金矿开采需综合考虑开采难度、选矿效率、安全环保及资源利用率，C正确； D．黄金的纯度确实常以“K”（克拉）来划分，24K代表理论上的纯金。根据这一标准，黄金被分为24份，K数表示纯金所占的份数，D正确； 故选B。 4．下列冶炼金属的原理正确的是 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 【答案】C 【详解】A．氯化铝是共价化合物，工业上电解制备金属，A错误； B．高温下，与熔融制备金属，B错误； C．金属活动顺序表中排在铜后面的金属氧化物不稳定，受热分解生成金属单质，故加热分解制备金属银，C正确； D．制备金属钠是通过电解熔融实现的，D错误； 故选C。 5．金属铝的生产原理示意图如下。 注：熔点为2050℃ 下列说法不正确的是 A．过程①中的主要反应： B．溶液2与反应后的滤液可用于过程① C．过程③中利用了硫酸的酸性和氧化性 D．能降低熔融所需温度，减少能耗 【答案】C 【分析】铝土矿(主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3)，加入NaOH溶液溶解后，滤渣为Fe2O3，滤液为Na[Al(OH)4]溶液，通入CO2生成Al(OH)3，过滤，滤液主要为碳酸氢钠溶液，滤渣为Al(OH)3，灼烧后得到Al2O3，氟化钙加入稀硫酸反应得到氟化氢，再经过一系列反应得到，加入在熔融状态下电解Al2O3，得到Al和氧气。 【详解】A．由分析可知，加入NaOH溶液后，与氧化铝反应生成Na[Al(OH)4]，反应的离子方程式为，A正确；   B．溶液2为碳酸氢钠溶液，与反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，滤液含氢氧化钠可用于过程①，B正确；   C．过程③中氟化钙加入硫酸反应得到氟化氢：，没有化合价变化，没有发生氧化还原反应，利用了硫酸的酸性，C错误；   D．熔点为2050℃，加入后电解时熔融温度为970°C，所以加入能形成低熔点共熔物，降低熔融所需温度，减少能耗，D正确；   故选C。 6．攀枝花有“钢铁之都”的美誉，钒保有储量世界第三，下列有关反应书写错误的是 A．赤铁矿炼铁： B．磁铁矿炼铁： C．造渣衍生过程： D．硫酸亚铁还原钒： 【答案】D 【详解】A．赤铁矿主要成分为，高温下被CO还原为单质Fe，反应配平符合反应事实，A正确； B．磁铁矿主要成分为，高温下与CO反应生成Fe和，方程式配平正确，B正确； C．炼铁造渣过程中，铁矿石中杂质与石灰石分解生成的在高温下化合为形成炉渣，反应书写正确，C正确； D．该反应中失电子化合价升高，但和中V均为+5价，无元素得电子，电子不守恒；且产物中与会发生反应，不能共存；正确的离子方程式为：，D错误； 故选D。 7．氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如图所示。已知在本实验条件下：①Ni(Ⅱ)不能被氧化；②高锰酸钾的还原产物是。下列说法错误的是 A．“酸浸”步骤不能用盐酸代替稀硫酸 B．“氧化”步骤若过低，无法除去和杂质 C．“沉镍”步骤的主要反应类型为置换反应 D．“沉锌”时中有少量的降低了产品的纯度 【答案】D 【分析】工业级氧化锌含、、杂质，目标产物为氧化锌。酸浸步骤加入稀硫酸溶解氧化物，得到含、、、的浸液。氧化步骤加入高锰酸钾，将氧化为、氧化为，调pH=5使转化为沉淀，滤渣①为和。沉镍步骤加入锌置换出生成Ni单质，滤渣②为Ni和过量的锌。沉锌步骤加入碳酸钠得到，煅烧分解得到氧化锌。 【详解】A．酸性条件下可将氧化为，引入有毒杂质且消耗氧化剂，因此酸浸不能用盐酸代替稀硫酸，A正确； B．氧化步骤pH过低时，无法形成沉淀，被氧化后也难以形成沉淀，无法除去Fe和Mn杂质，B正确； C．沉镍步骤发生反应，反应类型为置换反应，C正确； D．沉锌时生成的少量与在煅烧时均分解生成氧化锌，不会降低产品的纯度，D错误； 故选 D。 阅读下列材料完成下面小题： 钛及Ti-Nb合金作为关键材料，在多个领域展现出独特性能。钛以其低密度、优异耐腐蚀性和生物相容性著称，常温下表面形成的致密氧化膜使其能抵抗强酸。其应用涵盖航空航天、海洋工程及生物医疗等领域。Ti-Nb(钛-铌)合金因具有良好的生物相容性、耐腐蚀性及力学性能，常用于骨科植入物、牙齿种植体、超导材料、体育器材等。两类材料共同体现了钛基材料在轻量化、功能化和环境适应性方面的综合优势。 8．钛是一种用途广泛的金属，Kroll法生产高纯钛的工艺流程如下图所示： 下列说法正确的是 A．“高温氯化”工序发生反应的化学方程式为 B．“高温还原”工序可以在氮气的氛围中进行 C．“电解”工序中电解溶液获得的和可回收利用 D．上述转化过程中只有1个工序为物理变化 【答案】A 【详解】A．根据“高温氯化”工序箭头指入和指出可确定发生反应的化学方程式为，A项正确； B．“高温还原”工序为Mg置换Ti，需要在Ar等稀有气体保护环境中进行，氮气会与镁反应生成，不能做该反应的保护气，B项错误； C．电解溶液无法获得Mg，但可以获得，C项错误； D．上述转化过程中有2个工序为物理变化，分别是蒸馏和熔炼成型，D项错误； 故此题选A。 1．下列资源转化的主要过程不属于化学变化的是 A．海水制镁 B．磁铁矿炼铁 C．煤的气化 D．石油分馏 【答案】D 【详解】A．海水制镁过程中，海水中的化合态镁最终转化为金属镁单质，有新物质生成，属于化学变化，A错误； B．磁铁矿炼铁过程中，铁的氧化物被还原为铁单质，有新物质生成，属于化学变化，B错误； C．煤的气化过程中，煤转化为一氧化碳、氢气等气态燃料，有新物质生成，属于化学变化，C错误； D．石油分馏是利用石油中各烃类组分的沸点差异进行分离提纯，无新物质生成，属于物理变化，D正确； 故选D。 2．截至2024年4月，我国综合立体交通网主骨架超26万公里，综合立体交通网包括铁路、公路、水运、民航等运输方式。下列有关说法错误的是 A．铁路轨道的铁轨为铁合金 B．筑路沥青属于纯净物 C．轮船底部镶嵌锌块的金属防护方法为牺牲阳极法 D．客机机身采用的海绵钛质轻、强度高 【答案】B 【详解】A．铁轨属于铁合金，A正确； B．石油减压蒸馏可获得沥青，沥青是混合物，B错误； C．轮船上铁外壳与构成海水电池，失电子，对起到了保护作用，为牺牲阳极法，C正确； D．客机机身采用的海绵钛质轻、强度高，D正确； 故答案选B。 3．钛在航空航天、舰船制造、冶金、医疗等领域有广泛的应用，可利用钛铁矿[主要成分为(可表示为)，还含有少量MgO、等杂质]来冶炼金属钛(海绵钛)，其工艺流程如下： 下列说法不正确的是 A．“酸浸”，后滤渣中含有 B．由滤液①“水解”后得到的分离操作为过滤 C．用冶炼海绵钛的方法，与铁、铝的冶炼方法相似 D．高温条件下，用冶炼海绵钛时，反应装置需要隔绝空气 【答案】C 【分析】由题给流程可知，向钛铁矿中加入盐酸酸浸，将转化为和氯化亚铁，氧化镁转化为氯化镁，二氧化硅与盐酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的滤渣和滤液；滤液中的一定条件下发生水解反应生成沉淀，过滤得到和滤液；煅烧分解生成二氧化钛，二氧化钛与碳和氯气在高温下反应生成四氯化钛，四氯化钛与镁高温条件下反应生成海绵钛； 【详解】A．与盐酸不发生反应，酸浸后不溶的留在滤渣中，A正确； B．水解后得到的是沉淀，分离固体沉淀和溶液的操作是过滤，B正确； C．用冶炼海绵钛是高温下镁还原，属于热还原法；铁的冶炼为热还原法，但铝的冶炼是电解熔融氧化铝，属于电解法，三者冶炼方法不相似，C错误； D．高温下镁、钛都容易和空气中的、等组分发生反应，因此反应装置需要隔绝空气，D正确； 故选C。 4．下列有关物质的制备方法或转化过程，不符合实际的是 A．工业制硫酸： B．侯氏制碱法： C．工业制硝酸： D．工业冶炼铝： 【答案】A 【详解】A．工业上高温煅烧和反应首先生成，反应方程式为，需在催化剂、加热条件下进一步与反应：，才能得到，不能一步生成，A错误； B．侯氏制碱法中，向饱和水溶液中先通入，再通入，发生反应：，析出溶解度较小的，受热分解：，可得到，B正确； C．工业制硝酸的流程为：氨气催化氧化生成：，被氧化为：，和水反应生成：，C正确； D．工业冶炼铝时，先将铝土矿中的和溶液反应：，通入足量析出：，煅烧得到纯：，加入冰晶石降低的熔点，电解熔融物得到金属：，D正确； 故选A。 5．下列金属的冶炼(“→”前为原料，“→”后为所得的金属)，①、②、③、④、⑤磁铁矿、⑥，其中最适宜用热还原法冶炼的是 A．①②④⑥ B．③④ C．②③⑤ D．②③④⑤ 【答案】C 【分析】金属的冶炼一般有电解法、热还原法、热分解法、物理分离法，金属活动顺序表中的金属冶炼：活泼金属K、Ca、Na、Mg一般用电解熔融的氯化物，Al是电解熔融的三氧化二铝制得；较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得，常用还原剂有C、CO、等；Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得，Pt、Au用物理分离的方法制得，据此分析解答。 【详解】由分析可知：①、⑥利用电解法冶炼；②、③、⑤磁铁矿均可利用热还原法冶炼；④利用加热分解法。 综上所述，C符合题意。 6．金属铬常用于提升特种合金的性能。工业上以铬铁矿（主要成分为，含有少量）为原料制备金属铬的流程如下图。下列说法不正确的是 A．①中需持续吹入空气做氧化剂 B．②中需加入过量稀硫酸 C．③中发生了置换反应 D．溶液A为橙色 【答案】B 【详解】A．由题干信息可知，铬铁矿粉中Fe元素+2价，Cr元素+3价，而步骤①的产物中，Fe元素+3价，Cr元素+6价，两种元素化合价均升高，被氧化，灼烧过程的氧化剂是空气中的氧气，需要持续吹入保证反应充分进行，A选项说法正确； B．步骤②往滤液中添加稀硫酸，由图可知产物之一为Al(OH)3，若加入过量稀硫酸会进一步反应生成Al3+，不能达成流程目的，B选项说法错误； C．步骤③为Cr2O3在高温下与Al单质反应生成Cr单质，化学方程式为，符合单质与化合物反应生成另一种单质和化合物的置换反应定义，C选项说法正确； D．铬酸根在水溶液体系中存在平衡，加入浓硫酸会大幅提高H+浓度，平衡正向移动，溶液中的含铬离子主要以形式存在，即显橙色，D选项说法正确； 故答案选B。 7．以钙钛矿渣(主要成分为，还含有MgO、、、等杂质)为原料冶炼金属钛的流程如图所示。 下列说法正确的是 A．高温氯化反应为 B．水解和煅烧过程中，钛的化合价发生变化 C．“高温还原”时为节约成本，可将Ar换为 D．“高温氯化”时作还原剂 【答案】A 【详解】A．高温下、焦炭、反应生成和，所给化学方程式符合反应事实，A正确； B．水解时转化为，煅烧时分解为，两个过程中始终为价，化合价没有发生变化，B错误； C．高温还原时所用的还原剂会和反应生成，因此不能将换为，C错误； D．高温氯化时中、元素的化合价均未发生变化，不是还原剂，该反应的还原剂为焦炭，D错误； 故答案选A。 8．工业上获得金属材料方法多种多样，获取金属单质的方法如图所示，下列有关说法正确的是 A．可用代替电解的方法制备金属铝 B．黄铜矿冶炼铜时，副产物可用于生产硫酸，可用作冶炼铁的原料 C．由获取粗铜时，通入过量氧气有利于提高产量 D．炼铁高炉中焦炭将赤铁矿还原为生铁 【答案】B 【详解】A．是共价化合物，熔融状态下不导电，无法通过电解熔融制备金属铝，A错误； B．黄铜矿冶炼铜的副产物可经催化氧化等反应生产硫酸，含有铁元素，可用作冶炼铁的原料，B正确； C．由获取粗铜时，通入过量氧气会在高温下将生成的铜氧化为，降低铜的产量，C错误； D．炼铁高炉中，焦炭先和空气中的氧气反应生成，实际还原赤铁矿得到生铁的还原剂是，不是焦炭，D错误； 故答案选B。 9．下列物质的制备方案不正确的是 选项 目标产物 制备方案 A 用电石和饱和食盐水反应制备，用溶液除去、等杂质 B HI 用NaI和浓磷酸在缓慢加热条件下反应制备 C 向氨化的饱和食盐水中通入足量，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤 D Ti 在Ar气氛中用适量Na充分还原，冷却后水浸，过滤，洗涤 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．电石（CaC2）与饱和食盐水反应生成，同时产生的、杂质可与溶液反应（如）被除去，方案合理，A不符合题意； B．浓磷酸为非氧化性酸，与NaI 在加热条件下发生复分解反应生成HI（利用高沸点酸制低沸点酸），且 HI不会被氧化，方案合理，B不符合题意； C．氨化的饱和食盐水（含大量NH3）通入足量 CO2，会发生反应：NaCl+ NH3+ CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl（侯氏制碱法原理），NaHCO3溶解度小而析出，但后续“蒸发浓缩”步骤错误，因加热会导致NaHCO3分解且可能使NH4Cl结晶析出，造成混合物；正确操作应为直接过滤分离沉淀，无需蒸发浓缩和冷却结晶，方案不正确，C符合题意； D．钛（Ti）的制备方案：在Ar气氛中用钠（Na）还原（）可行，冷却后水浸可溶解NaCl杂质，过滤洗涤得Ti粉，方案正确，D不符合题意； 故选C。 10．类比推理是一种良好的学习方法，但也应注意特殊的存在。下列推理合理的是 A．金属活动性较强的金属可将金属活动性较弱的金属对应的低价盐中置换出来，金属活动性较差的Na可从KCl中置换出金属活动性较好的K B．乙烷的结构简式为，则乙硼烷的结构简式为 C．发现天然气泄漏应立即开窗通风，则发现水银滴落在地面也应立即开窗通风 D．亚磷酸中含2个，该键极性大，易断裂产生，故为二元弱酸，已知硼酸中含有3个，则它为三元弱酸 【答案】C 【详解】A．首先钠的金属活动性不弱，其次金属活动性顺序为K > Na，K比Na更活泼，因此类比错误，A错误； B．乙硼烷(B2H6)具有独特的桥键结构，并非简单的BH3·BH3，该类比未考虑硼原子的缺电子特性及硼烷的特殊成键方式，B错误； C．天然气泄漏开窗通风可防止甲烷积累引发爆炸或中毒，水银（汞）泄漏开窗通风可降低汞蒸气浓度以减少中毒风险，两者均通风以降低有害物质浓度，类比合理，C正确； D．硼酸(H3BO3)虽含三个羟基，但仅为一元弱酸，该类比未考虑硼酸的特殊电离机制，D错误； 故选C。 11．以镍镉矿（主要成分为NiS、CdO，含、CuO、PbO、等杂质）为原料回收部分金属单质的工艺流程如图所示： 已知：①电极电位越高，金属阳离子氧化性越强； ②25℃，部分电对的电极电位表 电对 电极电位/V 下列说法错误的是 A．“酸浸”时，温度越高酸浸效果越好 B．“滤渣Ⅰ”的成分主要为、S和 C．可以加入或NiO调节溶液pH，“净化”时加入的Y物质最好为Ni D．流程中的和CO等均可循环利用 【答案】A 【分析】由题给流程可知，镍镉矿在空气中加入稀硫酸酸浸，硫化镍和金属氧化物溶于稀硫酸得到硫酸盐，二氧化硅不与稀硫酸反应，酸浸时空气中的会氧化中的生成单质，所以过滤得到的滤渣Ⅰ含有二氧化硅、硫单质、硫酸铅，向滤液中加入物质X调节溶液pH，将溶液中转化为氢氧化铁沉淀，X可以是碳酸镍或氧化镍等，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣Ⅱ和滤液，向滤液中加入物质Y，将溶液中铜离子转化为铜，结合题目所给氧化性及过程中尽量不引入杂质，可知向滤液中加入的物质Y是镍，过滤得到含有铜、镍的金属和硫酸镍、硫酸镉的滤液，滤液经电解得到含有镉和镍的固体和稀硫酸溶液，向固体中通入一氧化碳气化分离得到四羰基合镍和镉，四羰基合镍受热分解生成一氧化碳和镍，则该工艺流程中可以循环利用的物质为一氧化碳和硫酸等，据此分析回答： 【详解】A．酸浸时，适当升高温度可以加快反应速率，提高浸出率，但温度过高时，空气中溶解度降低，不利于氧化，同时会增大能耗，因此不是温度越高酸浸效果越好，A错误； B．由分析可知，滤渣Ⅰ的成分为、、，B正确； C．调节pH是为了除去，为不引入新杂质，可选用或，它们能与反应，使水解沉淀完全，“除杂”是为了除去，根据电极电位可知，金属还原性Ni>Cu，加入Ni可以将置换出来且不引入新杂质，故Y最好为，C正确； D．电解过程中，阳极生成，电解液中得到，可循环回酸浸步骤使用，加热分解生成和，可循环回气化步骤使用，因此和均可循环利用，D正确； 答案选A。 12．下列化学方程式正确的是 A．电解KCl溶液： B．与稀反应： C．Li在中燃烧： D．溶液中滴加稀： 【答案】D 【详解】A．电解KCl溶液时，阳极产物为，阴极产物为和KOH，该反应方程式为：，A错误； B．与稀反应时，中的S元素发生歧化反应，一部分被还原为S单质，从+2价降至0价，一部分被氧化为，从+2价升至+4价，该反应方程式为，B错误； C．Li在氧气中燃烧产物为而非，该反应方程式为：，C错误； D．在酸性条件下会可逆地转化为，选项中的方程式反应物和产物正确，符合质量守恒，D正确； 故答案选D。 13．实验室模拟利用含钴废料(主要成分为，还含有少量的铝箔等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图所示： 已知：、难溶于水。 下列说法错误的是 A．“碱浸”发生的反应为 B．“酸溶”反应中可以用代替 C．“操作①”用到的玻璃仪器主要有漏斗、烧杯、玻璃棒 D．“沉钴”时若浓度太大，可能导致产品中混有 【答案】B 【分析】含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔等杂质)经第一步碱浸操作，废料中的铝箔溶解为Na[Al(OH)4]除去，过滤后得到的滤渣主要含有Co3O4，加入硫酸、过氧化氢酸溶，Co3O4中的Co3+被H2O2还原为Co2+，H2O2作还原剂被氧化；经过操作①得到滤液②，则操作①为过滤操作，所得滤液②中主要含CoSO4，最后加入碳酸钠沉钴操作获得CoCO3，以此分析。 【详解】A．碱浸操作，废料中的铝箔溶解为Na[Al(OH)4]除去，发生的离子反应为：，A正确； B．由分析知，H2O2被氧化，作还原剂，不能用O2代替，B错误； C．操作①为过滤操作，用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，C正确； D．“沉钴”时若浓度太大，溶液碱性较强会产生Co(OH)2杂质，导致产品不纯，D正确； 故选B。 14．利用锌灰(主要成分为ZnO，含有CuO、PbO、SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)制备高纯ZnO的工艺流程如下，下列说法错误的是 A．滤渣1的主要成分为SiO2、PbSO4 B．取步骤3后的干燥滤饼11.2 g进行煅烧，可得产品8.1 g，则x=2 C．加入试剂a发生置换反应：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu D．步骤1中发生反应的离子方程式为＋3Fe2＋＋7H2O=3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋ 【答案】B 【分析】锌灰的主要成分为ZnO，含有CuO、PbO、、FeO、等杂质，加稀硫酸溶解，PbSO4不溶，过滤，滤渣1为PbSO4、，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，加入高锰酸钾氧化硫酸亚铁为氢氧化铁、高锰酸根被还原为二氧化锰，为除去硫酸铜可采用置换反应，试剂a为Zn，发生置换反应：Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，滤渣2为铜与过量的锌粉，过滤，滤液为硫酸锌，加入碳酸氢铵生成ZnCO3∙xZn(OH)2，再煅烧得到ZnO，据此分析； 【详解】A．不与稀硫酸反应，锌灰中PbO加稀硫酸溶解得到 PbSO4不溶于水，过滤，滤渣1为PbSO4、，A正确； B．设ZnCO3∙xZn(OH)2的物质的量为y mol，ZnCO3∙xZn(OH)2煅烧得到ZnO，则固体质量减少的质量为二氧化碳、水的质量，，根据固体质量减少的质量、ZnO的物质的量列方程为44y+18xy=11.2-8.1、y+xy=0.1，解得x=1、y=0.05，B错误； C．为除去硫酸铜可采用置换反应，试剂a为Zn，锌粉发生置换反应：Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，目的是除去，C正确； D．加入高锰酸钾氧化亚铁离子为氢氧化铁、高锰酸根被还原为二氧化锰，步骤1中发生反应的离子方程式为：，D正确； 故选B。 15．一种主要成分为(Pb为价)的钒铅矿(杂质元素为Si、Al)，通过如下工艺可制得。 已知：①沉淀的最佳pH范围为7.0~8.5。 ②。 下列说法错误的是 A．“出炉气”可用碱液吸收以避免环境污染 B．“电炉焙烧”中氧化剂和还原剂的物质的量比为 C．“除硅铝”时，的最低浓度为 D．“沉钒”时发生反应： 【答案】C 【分析】原料为钒铅矿，主要成分为，含、杂质，目标产物为。电炉焙烧环节，通入空气、加入纯碱，被氧化为，同时生成作为出炉气，得到含、及含硅、铝杂质的固体；热水浸取后，等难溶物作为浸渣分离，溶液中含及可溶性硅、铝杂质；调pH至8~9除硅铝，将硅、铝转化为沉淀除去；最后加入，与结合生成沉淀。 【详解】A．出炉气为、，二者均为酸性气体，可与碱液反应被吸收，避免污染环境，A正确； B．电炉焙烧中，氧化剂为，每个得到4个，还原剂为，每个失去1个，由电子守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，B正确； C．除硅铝时pH为8~9，范围为，由可知，，越大，则越小，代入计算得最低，C错误； D．沉钒时，溶液中与加入的结合生成沉淀，反应为，D正确； 故选 C。 16．中国“奋斗者”号深潜器研制及海试的成功，标志着我国在钛合金材料制备方面实现了重大突破。工业上用钛矿石(主要成分：FeO，，等)为原料制取钛并得到副产物绿矾()，工艺流程如下： 已知：① ②易水解，只能存在于强酸性溶液中 请回答以下问题： (1)钛矿石在加入浓硫酸酸溶前要先粉碎，其目的是_______。 (2)加入过量铁粉的目的是_______。滤渣1主要含_______。 (3)固体2的主要成分是_______。 (4)在高温下，和焦炭的混合物中通入得到和一种可燃性气体，请写出反应的化学方程式_______。 【答案】(1)增大反应物接触面积，加快反应速率 (2) 除去过量的硫酸并得到硫酸亚铁 二氧化硅 (3)绿矾 (4) 【分析】钛矿石加入硫酸酸溶，二氧化硅不反应得到滤渣1，加入过量铁单质，反应掉过量的硫酸，得到铁钛硫酸盐滤液1，冷却结晶过滤分离出绿矾，溶液2加热煮沸得到H2TiO3，高温分解得到二氧化钛，加入焦炭、氯气生成四氯化钛，加入钠还原得到钛单质； 【详解】（1）钛矿石在加入浓硫酸酸溶前要先粉碎，其目的是增大反应物接触面积，加快反应速率； （2）铁能和硫酸反应生成硫酸亚铁且可以把三价铁转化为二价铁，故加入过量铁粉的目的是除去过量的硫酸并得到硫酸亚铁。由分析可知，滤渣1主要含； （3）由分析可知，固体2的主要成分是冷却结晶得到的绿矾； （4）在高温下，和焦炭的混合物中通入得到和一种可燃性气体一氧化碳，反应为。 17．钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴，某学生设计流程如下(废料中含有、、和等物质)。 已知：①物质溶解性：LiF难溶于水，微溶于水； ②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的见下表： pH(开始沉淀) 1.9 7.15 -0.23 3.4 pH(完全沉淀) 3.2 9.15 1.09 4.7 请回答： (1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是___________。 (2)将步骤Ⅱ中与盐酸反应的离子方程式补充完整(填化学式)： ___________+___________ (3)步骤Ⅲ中溶液的作用是调节溶液的pH，应使溶液的pH不超过___________；废渣中的主要成分除了LiF外，还有___________。 (4)NaF与溶液中的形成LiF沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是___________。 (5)在空气中加热草酸钴晶体样品，受热过程中不同温度范围分别得到种固体物质，固体质量不再变化，其质量如下表。 温度范围/℃ 固体质量 4.41 290~320 2.41 890~920 2.25(之后恒重) 已知：草酸钴晶体的摩尔质量： ①时，固体产物为___________(化学式)。 ②经测定，过程中产生的气体只有，此过程发生反应的化学方程式是___________。 【答案】(1) (2) (3) 7.15 (4)降低溶液中浓度，避免步骤IV中产生沉淀 (5) 【分析】根据铝的性质写出铝与氢氧化钠溶液反应：；与盐酸反应氧化还原反应生成，依据得失电子守进行配平；依据表中数据分析判断知道加入碳酸钠是调节溶液的；根据难溶于水，微溶于水，加将生成沉淀，降低溶液中浓度，避免步骤Ⅳ中产生沉淀混入，最后制得。 【详解】（1）步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是。 （2）与盐酸发生氧化还原反应：。 （3）依据表中数据分析判断加入碳酸钠和氟化钠调节溶液，沉淀铁离子和锂离子，但不能沉淀钴离子，步骤中溶液的作用是调节溶液的，应使溶液的不超过，废渣中的主要成分除了外还有。 （4）与溶液中的形成沉淀，此反应对步骤所起的作用是，降低溶液中浓度，避免步骤中产生沉淀。 （5）①晶体物质的量，共含有结晶水应为，固体质量变化，，恰好是其结晶水的量，所以时，固体产物为。 ②过程中是发生的反应，过程中产生的气体只有CO2 ，依据元素守恒得到生成CO2物质的量为，二氧化碳质量为：，气体质量共计减小为：，说明不是分解反应，参加反应的还有氧气，则反应的氧气质量为：，氧气物质的量为：；则，依据原子守恒，化学方程式为：。 18．金属钛在航天、医疗等领域有着广泛的应用。工业上用钛铁矿（主要成分为含有、、、等杂质）为原料制备金属钛的工艺流程如下： 已知：①易水解，只能存在于强酸性溶液中；②时相关物质的见表： 物质 TiO 回答下列问题： (1)“酸浸”时钛铁矿与浓硫酸在 反应生成和，写出该工序中发生的主要反应的化学方程式_____________。 (2)物质X为_____________（填化学式），其作用是_____________________。 (3)“转化”工序加入试剂Y调节pH，试剂Y宜选用下列_________（填标号）。时，若加入Y时溶液中，为防止生成沉淀，应调节溶液的不超过_________（）。 A．    B．    C．    D． (4)“氯化”充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表。该温度下，与、反应的总化学方程式为_____。生成钛的过程中有副产品生成，为节约原料，实现物质的循环利用，对副产物的最佳利用方式是_____。 物质 CO 分压MPa 【答案】(1)FeTiO3 +2H2SO4 =TiOSO4 + FeSO4+ 2H2O (2) Fe 防止Fe2+被氧化成Fe3+，在转化时与TiO2＋同时生成沉淀 (3) C 6.6 (4) 电解熔融的氯化镁制备金属镁和氯气 【分析】钛铁矿（主要成分为含有、、、等杂质）加入硫酸“酸浸”，因二氧化硅不与硫酸反应，所以得到不溶于酸的二氧化硅，同时氧化钙转化为硫酸钙沉淀，故矿渣为二氧化硅、硫酸钙；铁、钛、镁转化为硫酸盐，加入试剂X，得到副产品FeSO4•7H2O，试剂X的目的是将三价铁转化为二价铁，所以推知X为Fe；再向滤液中加入试剂Y，通过调节pH使得转化为TiO(OH)2沉淀；煅烧固体TiO(OH)2沉淀得到二氧化钛，加入碳、氯气发生氧化还原反应得到四氯化钛，最终置换转化为钛单质，据此分析。 【详解】（1）根据题意可知，“酸浸”时钛铁矿与浓硫酸在 反应生成和，则该工序中发生的主要反应的化学方程式为：FeTiO3 +2H2SO4 =TiOSO4 + FeSO4+ 2H2O； （2）根据分析可知，铁离子易沉淀，为防止其与共沉淀，与加入试剂X，将铁离子还原为亚铁离子，得到FeSO4•7H2O从溶液中分离出来，故试剂X为Fe； （3）“转化”工序加入试剂Y调节pH，根据已知信息可知，易水解，为生成沉淀，需加入碱性物质，促进其水解，所以应选碳酸钠，其余选项物质的水溶液均显酸性，不符合题意，故选C；根据氢氧化亚铁的Ksp=可知，，所以，所以pH=-lg=14-8+2lg2=6.6； （4）根据表格数据可以看出，该温度下，与、发生氧化还原反应生成TiCl4、CO和CO2，其中n(CO):n(CO2)= :()1:2，根据氧化还原反应配平原则可知，C元素化合价升高，升高的价态为2+24=10，Cl2化合价降低2，据此得出C与Cl2的化学计量数之比为3:5，根据原子守恒得出总化学方程式为； 氯化镁可在工业上冶炼镁单质，所以对副产品氯化镁的再利用可以是：电解熔融的氯化镁制备金属镁和氯气。 19．是制造锂电池电极的原料，实验室用制备的部分装置如下。已知：，。 (1)的空间结构名称为___________。 (2)仪器a的名称是___________。 (3)B、D装置的作用分别是___________、___________。 (4)三颈烧瓶中生成的离子方程式为___________。 (5)在所得的溶液中加入溶液，生成沉淀，反应的化学方程式为___________；该过程不能用同浓度的溶液代替，原因是___________。 (6)取一定量在氧气中加热，产生的气体通入足量的澄清石灰水，得到沉淀，剩余单一氧化物的质量为，则该氧化物的化学式为___________。 【答案】(1)平面三角形 (2)分液漏斗 (3) 防倒吸，让N2与SO2充分混合 吸收SO2气体，防止污染环境 (4)2Co(OH)3+SO2+2H+=2Co2+++4H2O (5) CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O Na2CO3溶液碱性较强，易使Co2+生成Co(OH)2沉淀，降低CoCO3产率 (6)Co3O4 【分析】装置A中，浓硫酸与Cu片在加热条件下反应制取SO2气体；装置B中，SO2与N2混合，可降低SO2浓度，同时防止倒吸；装置C中，Co(OH)3渣粉溶于硫酸，并与SO2发生氧化还原反应，生成CoSO4等；装置D中，未反应的SO2被NaOH溶液吸收。 【详解】（1）的中心碳原子，与O原子形成3个σ键，孤电子对数为=0，价层电子对数为3，发生sp2杂化，空间结构名称为：平面三角形。 （2）仪器a的名称是：分液漏斗。 （3）由分析可知，B、D装置的作用分别是：防倒吸，让N2与SO2充分混合、吸收SO2气体，防止污染环境。 （4）三颈烧瓶中，Co(OH)3渣粉溶于硫酸，并与SO2发生氧化还原反应，生成CoSO4等，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，发生反应的离子方程式为2Co(OH)3+SO2+2H+=2Co2+++4H2O。 （5）在所得的溶液中加入溶液，生成沉淀，依据原子守恒，发生反应的化学方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O；溶液的碱性强，Co2+易转化为Co(OH)2沉淀，所以该过程不能用同浓度的溶液代替，原因是：Na2CO3溶液碱性较强，易使Co2+生成Co(OH)2沉淀，降低CoCO3产率。 （6）取一定量在氧气中加热，产生的气体为CO2，通入足量的澄清石灰水，得到CaCO3沉淀，则n(CoCO3)=n(CaCO3)==0.06mol。4.82g钴的氧化物中，含Co元素的质量为0.06mol×59g/mol=3.54g，氧元素的质量为4.82g-3.54g=1.28g，n(O)==0.08mol，n(Co):n(O)=0.06:0.08=3:4，则该氧化物的化学式为Co3O4。 【点睛】热重分析中，常以金属元素在变化前后质量不变为主线进行判断。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 大一轮·化学 第4讲 金属材料与金属矿物的开发利用 考点一 铜及其化合物的主要性质及应用 1．铜的性质 物理性质 铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性(仅次于银)和延展性 化学性质 与非金属反 应 a．潮湿的空气中：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 (碱式碳酸铜，绿色固体) b．与氧气加热：2Cu＋O22CuO (黑色固体) c．铜丝在Cl2中燃烧：Cu＋Cl2CuCl2 (棕黄色烟) d．铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S 与 酸反 应 铜与非氧化性酸不反应，但与氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)能反应 a．铜与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O b．铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O c．铜与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 与盐溶液反 应 a．铜与氯化铁溶液：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋ b．铜与硝酸银溶液：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ 2．铜的重要化合物 (1)氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜(CuO) 氧化亚铜(Cu2O) 颜色 黑色 砖红色 与非氧化性酸反应 CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O 与氧化性酸反应 CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O 3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O 与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑ (2)氢氧化铜 ①物理性质：蓝色不溶于水的固体 ②化学性质 a．受热发生分解：Cu(OH)2CuO＋H2O b．能与酸反应：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O c．弱氧化性(检验醛基)：CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O (3)铜盐 ①碱式碳酸铜：Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分 a．受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O b．可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。 ②硫酸铜(CuSO4) a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末 b．无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据 ③铜盐的毒性：铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒 注意 ①通常利用反应：2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2 ②Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解 2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O ③无水CuSO4只能作为检验水的试剂；由于其吸水效率不是太高，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂 ④溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的鉴别依据 ⑤Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀[Cu(OH)2]，这是鉴定Cu2+的原理之一 ⑥CuS、Cu2S均为黑色粉末，难溶于水和非氧化性酸，能被硝酸等强氧化性酸溶解 3．铜及其化合物的性质应用 ①区别红色物质Cu和Cu2O的方法：向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu，反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。 ②通常利用热的铜网（反应2Cu＋O22CuO）除去混合气体中的少量O2。 ③Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解： 2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。 ④无水硫酸铜只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。 ⑤CuO用于有机化合物中的元素分析——李比希法 将准确称量的样品置于一燃烧管中，经红热的氧化铜氧化后，再将其彻底燃烧成二氧化碳和水，用纯的氧气流把它们分别赶入烧碱石棉剂（附在石棉上粉碎的氢氧化钠）及高氯酸镁的吸收管内，前者将排出的二氧化碳变为碳酸钠，后者吸收水变为含有结晶水的高氯酸镁，这两个吸收管增加的重量分别表示生成的二氧化碳和水的重量，由此即可计算样品中的碳和氢的含量。 ⑥利用新制Cu(OH)2悬浊液检验有机化合物中含有的—CHO，如乙醛与Cu(OH)2反应的化学方程式： CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O 4．铜的存在及制备 (1)铜的存在：在人类历史上，首先发现并应用的是铜，其后是铁。铜在自然界中以游离态和化合态形式存在。常见的铜矿石有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石(Cu2(OH)2CO3) (2)铜的制备和精炼 ①湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ②高温炼铜(火法炼铜)：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜) 2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO (炉渣) 2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ 【注意】实验室常用H2或CO还原CuO，而工业上不是用此法炼铜 5．熟记铜及其化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 【逐点训练1】 1．文物见证了中华民族的发展，陕晋宁青四省有着悠久的历史，灿烂的文化。下列文物的制作材料主要含有机高分子的是 A．陕西省宝鸡青铜器博物馆的何尊 B．山西省应县木塔 C．宁夏银川西瓦王陵出土的鎏金铜牛 D．青海省博物馆的宗日舞蹈纹彩陶盆 A．A B．B C．C D．D 2．化学与生活、科技息息相关，下列说法正确的是 A．中国天眼传输信息用到的光纤材料的主要成分是高纯度的硅 B．豆油的主要成分油脂属于天然高分子化合物 C．运输水果时，向水果箱内喷少量溶液以延长水果保质期涉及氧化还原反应 D．溶液可用于腐蚀印刷铜质线路板是因为Fe比Cu的金属性强 3．下列有关铜元素转化的离子方程式书写正确的是 A．向稀硫酸中加入铜粉： B．将一小块钠投入溶液中： C．用溶液腐蚀印刷电路板： D．向含、的溶液中加入过量浓氨水，使与分离： 4．部分含Fe或Cu物质的“价—类”二维图如图所示。下列推断错误的是 A．物质b、c、d、e均可与硝酸反应生成g B．常压点燃条件下存在a→b转化的金属元素，其焰色试验火焰呈绿色 C．物质f和足量氨水反应可能得到物质d或e D．若物质a能和水蒸气反应，则会生成物质c和一种可燃性气体 5．宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料(主要成分为)，青色来自蓝铜矿颜料(主要成分为)。下列说法正确的是 A．保存《千里江山图》不需控制温度和湿度 B．孔雀石、蓝铜矿颜料易被空气氧化 C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D．中铜的质量分数高于 6．某学习小组探究铜盐溶液加热蒸干后物质的成分。取少量纯净的氯化铜晶体加水溶解，置于蒸发皿中，加热搅拌，直至蒸干。实验加热过程中观察到蓝色溶液先变成绿色溶液，最后得到棕黄色固体，该固体溶于水后可得蓝色溶液。下列说法错误的是 A．实验过程中，存在平衡： B．温度升高和浓度的不断增大，均有利于转化为 C．实验过程中，得到的棕黄色固体中存在氯化铜 D．由该实验的现象可知：将硝酸铜溶液加热蒸干最后得到硝酸铜 7．室温下，某兴趣小组用下图所示装置在通风橱中进行如下实验： 实验 现象 试管Ⅰ中开始无明显现象，逐渐有微小气泡生成，反应越来越剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色。 试管Ⅱ中剧烈反应，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿色；之后向绿色溶液中持续通入N₂，溶液变为蓝色 下列说法中，不正确的是 A．试管Ⅰ中浅红棕色气体为，由还原生成 B．等质量的Cu完全溶解时，试管Ⅱ中消耗的多 C．将Cu换成Fe之后重复实验，试管Ⅰ中反应更剧烈 D．试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管Ⅰ中的不同，是由于溶有 8．钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为。为探究的性质，取等量少许分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法不正确的是 实验操作及现象 试管甲 滴加过量溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色：倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失 试管乙 滴加过量氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色 A．试管甲中新生成的沉淀为金属 B．试管甲中沉淀的变化均能体现的酸性 C．试管乙实验可证明与形成无色配合物 D．上述两个实验表明为两性氧化物 考点二 金属材料与金属矿物的开发利用 1．合金 (1)概念：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 (2)性质：具有金属的性质 (3)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能 ①熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 ②硬度：合金的硬度一般它的比各成分金属的硬度大 注意 ①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素 ②合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质 ③并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金 ④合金一定是混合物，没有固定的熔点 ⑤常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体 2．常见的金属材料 (1)金属材料的分类 (2)几种常见的合金 【注意】钢是用量最大，用途最广的合金 3．新型合金 (1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用 (2)其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域 (3)用途广泛的稀土金属 ①稀土元素 a．镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素 b．我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全 ②用途 a．稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素 b．稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域 3．金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形式 ①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu ②化合态：化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在，如： Al、Na 【注意】少数金属在自然界中能以游离态的形式存在；而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在 (2)金属冶炼的实质：金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程，即：Mn＋＋ne－===M (3)金属冶炼的一般步骤 (4)金属冶炼方法——根据金属的活泼性 ①物理提取法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在 ②热分解法：适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活泼的金属；像汞、银等不活泼金属，它们在金属活动性顺序表中位于氢的后面，其阳离子得到电子的能力很强，所以其还原条件也较容易达到。它们的氧化物受热就能分解得到单质。适用范围是不活泼的金属Hg和Ag 2HgO2Hg＋O2↑、2Ag2O4Ag＋O2↑ ③热还原法：适用于冶炼位于金属活动性顺序表中部的金属；常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、活泼金属(如：铝)等，多数金属的冶炼过程属于热还原法。适用范围是较活泼的金属 Zn～Cu a．焦炭还原法：2PbO＋C2Pb＋CO2↑、C＋2ZnO2Zn＋CO2↑ b．一氧化碳还原法：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 (高炉炼铁) c．氢气还原法：WO3＋3H2W＋3H2O d．活泼金属还原法(铝热反应)：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr 10Al＋3V2O56V＋5Al2O3 ④电解法：位于金属活动性顺序表中氢前面的钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很强，这些金属单质都很容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，因此用一般的方法和一般的还原剂很难使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。适用范围是活泼的金属 K～Al 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 、2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ ⑤特殊金属的冶炼方法： 有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如： Na＋KClK↑＋NaCl 2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等 主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。 注意 ①工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高 ②冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度 ③金属的活泼性与冶炼方法的关系： ④金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，其阳离子越难被还原 【逐点训练2】 1．2025年12月3日，我国朱雀三号重复使用运载火箭成功发射。下列有关说法错误的是 A．火箭加注的液氢燃料是高能清洁燃料 B．飞船内常用固体来吸收空气中的 C．火箭用到的先进陶瓷材料属于无机非金属材料 D．火箭箭体用到钛合金，钛属于稀土金属 2．表中陈述Ⅰ与Ⅱ均正确，且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 黄铜表面有致密的氧化物薄膜 B 酸性：乙酸>丙酸 推电子效应：甲基<乙基 C 工业合成氨需在高温下进行 合成氨反应是放热反应 D 用甲醛与苯酚合成酚醛树脂 甲醛与苯酚间发生加聚反应 A．A B．B C．C D．D 3．2025年9月10日，我国宣布在辽宁省大东沟发现一个世界级金矿，金资源量近1500吨。大东沟金矿埋藏浅，金矿物赋存状态简单，属于易采易选金矿床，经济潜力巨大。下列说法错误的是 A．金的化学性质很稳定，不与空气、水等发生反应 B．用浓盐酸和浓硝酸的混合物(体积比为)可以溶解黄金 C．金矿开采需综合满足易采易选、安全合规、环保达标、资源高效等要求 D．黄金按质量分数分为12K、18K、22K、24K等级，纯金为24K 4．下列冶炼金属的原理正确的是 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 5．金属铝的生产原理示意图如下。 注：熔点为2050℃ 下列说法不正确的是 A．过程①中的主要反应： B．溶液2与反应后的滤液可用于过程① C．过程③中利用了硫酸的酸性和氧化性 D．能降低熔融所需温度，减少能耗 6．攀枝花有“钢铁之都”的美誉，钒保有储量世界第三，下列有关反应书写错误的是 A．赤铁矿炼铁： B．磁铁矿炼铁： C．造渣衍生过程： D．硫酸亚铁还原钒： 7．氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如图所示。已知在本实验条件下：①Ni(Ⅱ)不能被氧化；②高锰酸钾的还原产物是。下列说法错误的是 A．“酸浸”步骤不能用盐酸代替稀硫酸 B．“氧化”步骤若过低，无法除去和杂质 C．“沉镍”步骤的主要反应类型为置换反应 D．“沉锌”时中有少量的降低了产品的纯度 阅读下列材料完成下面小题： 钛及Ti-Nb合金作为关键材料，在多个领域展现出独特性能。钛以其低密度、优异耐腐蚀性和生物相容性著称，常温下表面形成的致密氧化膜使其能抵抗强酸。其应用涵盖航空航天、海洋工程及生物医疗等领域。Ti-Nb(钛-铌)合金因具有良好的生物相容性、耐腐蚀性及力学性能，常用于骨科植入物、牙齿种植体、超导材料、体育器材等。两类材料共同体现了钛基材料在轻量化、功能化和环境适应性方面的综合优势。 8．钛是一种用途广泛的金属，Kroll法生产高纯钛的工艺流程如下图所示： 下列说法正确的是 A．“高温氯化”工序发生反应的化学方程式为 B．“高温还原”工序可以在氮气的氛围中进行 C．“电解”工序中电解溶液获得的和可回收利用 D．上述转化过程中只有1个工序为物理变化 1．下列资源转化的主要过程不属于化学变化的是 A．海水制镁 B．磁铁矿炼铁 C．煤的气化 D．石油分馏 2．截至2024年4月，我国综合立体交通网主骨架超26万公里，综合立体交通网包括铁路、公路、水运、民航等运输方式。下列有关说法错误的是 A．铁路轨道的铁轨为铁合金 B．筑路沥青属于纯净物 C．轮船底部镶嵌锌块的金属防护方法为牺牲阳极法 D．客机机身采用的海绵钛质轻、强度高 3．钛在航空航天、舰船制造、冶金、医疗等领域有广泛的应用，可利用钛铁矿[主要成分为(可表示为)，还含有少量MgO、等杂质]来冶炼金属钛(海绵钛)，其工艺流程如下： 下列说法不正确的是 A．“酸浸”，后滤渣中含有 B．由滤液①“水解”后得到的分离操作为过滤 C．用冶炼海绵钛的方法，与铁、铝的冶炼方法相似 D．高温条件下，用冶炼海绵钛时，反应装置需要隔绝空气 4．下列有关物质的制备方法或转化过程，不符合实际的是 A．工业制硫酸： B．侯氏制碱法： C．工业制硝酸： D．工业冶炼铝： 5．下列金属的冶炼(“→”前为原料，“→”后为所得的金属)，①、②、③、④、⑤磁铁矿、⑥，其中最适宜用热还原法冶炼的是 A．①②④⑥ B．③④ C．②③⑤ D．②③④⑤ 6．金属铬常用于提升特种合金的性能。工业上以铬铁矿（主要成分为，含有少量）为原料制备金属铬的流程如下图。下列说法不正确的是 A．①中需持续吹入空气做氧化剂 B．②中需加入过量稀硫酸 C．③中发生了置换反应 D．溶液A为橙色 7．以钙钛矿渣(主要成分为，还含有MgO、、、等杂质)为原料冶炼金属钛的流程如图所示。 下列说法正确的是 A．高温氯化反应为 B．水解和煅烧过程中，钛的化合价发生变化 C．“高温还原”时为节约成本，可将Ar换为 D．“高温氯化”时作还原剂 8．工业上获得金属材料方法多种多样，获取金属单质的方法如图所示，下列有关说法正确的是 A．可用代替电解的方法制备金属铝 B．黄铜矿冶炼铜时，副产物可用于生产硫酸，可用作冶炼铁的原料 C．由获取粗铜时，通入过量氧气有利于提高产量 D．炼铁高炉中焦炭将赤铁矿还原为生铁 9．下列物质的制备方案不正确的是 选项 目标产物 制备方案 A 用电石和饱和食盐水反应制备，用溶液除去、等杂质 B HI 用NaI和浓磷酸在缓慢加热条件下反应制备 C 向氨化的饱和食盐水中通入足量，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤 D Ti 在Ar气氛中用适量Na充分还原，冷却后水浸，过滤，洗涤 A．A B．B C．C D．D 10．类比推理是一种良好的学习方法，但也应注意特殊的存在。下列推理合理的是 A．金属活动性较强的金属可将金属活动性较弱的金属对应的低价盐中置换出来，金属活动性较差的Na可从KCl中置换出金属活动性较好的K B．乙烷的结构简式为，则乙硼烷的结构简式为 C．发现天然气泄漏应立即开窗通风，则发现水银滴落在地面也应立即开窗通风 D．亚磷酸中含2个，该键极性大，易断裂产生，故为二元弱酸，已知硼酸中含有3个，则它为三元弱酸 11．以镍镉矿（主要成分为NiS、CdO，含、CuO、PbO、等杂质）为原料回收部分金属单质的工艺流程如图所示： 已知：①电极电位越高，金属阳离子氧化性越强； ②25℃，部分电对的电极电位表 电对 电极电位/V 下列说法错误的是 A．“酸浸”时，温度越高酸浸效果越好 B．“滤渣Ⅰ”的成分主要为、S和 C．可以加入或NiO调节溶液pH，“净化”时加入的Y物质最好为Ni D．流程中的和CO等均可循环利用 12．下列化学方程式正确的是 A．电解KCl溶液： B．与稀反应： C．Li在中燃烧： D．溶液中滴加稀： 13．实验室模拟利用含钴废料(主要成分为，还含有少量的铝箔等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图所示： 已知：、难溶于水。 下列说法错误的是 A．“碱浸”发生的反应为 B．“酸溶”反应中可以用代替 C．“操作①”用到的玻璃仪器主要有漏斗、烧杯、玻璃棒 D．“沉钴”时若浓度太大，可能导致产品中混有 14．利用锌灰(主要成分为ZnO，含有CuO、PbO、SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)制备高纯ZnO的工艺流程如下，下列说法错误的是 A．滤渣1的主要成分为SiO2、PbSO4 B．取步骤3后的干燥滤饼11.2 g进行煅烧，可得产品8.1 g，则x=2 C．加入试剂a发生置换反应：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu D．步骤1中发生反应的离子方程式为＋3Fe2＋＋7H2O=3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋ 15．一种主要成分为(Pb为价)的钒铅矿(杂质元素为Si、Al)，通过如下工艺可制得。 已知：①沉淀的最佳pH范围为7.0~8.5。 ②。 下列说法错误的是 A．“出炉气”可用碱液吸收以避免环境污染 B．“电炉焙烧”中氧化剂和还原剂的物质的量比为 C．“除硅铝”时，的最低浓度为 D．“沉钒”时发生反应： 16．中国“奋斗者”号深潜器研制及海试的成功，标志着我国在钛合金材料制备方面实现了重大突破。工业上用钛矿石(主要成分：FeO，，等)为原料制取钛并得到副产物绿矾()，工艺流程如下： 已知：① ②易水解，只能存在于强酸性溶液中 请回答以下问题： (1)钛矿石在加入浓硫酸酸溶前要先粉碎，其目的是_______。 (2)加入过量铁粉的目的是_______。滤渣1主要含_______。 (3)固体2的主要成分是_______。 (4)在高温下，和焦炭的混合物中通入得到和一种可燃性气体，请写出反应的化学方程式_______。 17．钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。为从某工业废料中回收钴，某学生设计流程如下(废料中含有、、和等物质)。 已知：①物质溶解性：LiF难溶于水，微溶于水； ②部分金属离子形成氢氧化物沉淀的见下表： pH(开始沉淀) 1.9 7.15 -0.23 3.4 pH(完全沉淀) 3.2 9.15 1.09 4.7 请回答： (1)步骤Ⅰ中得到含铝溶液的反应的离子方程式是___________。 (2)将步骤Ⅱ中与盐酸反应的离子方程式补充完整(填化学式)： ___________+___________ (3)步骤Ⅲ中溶液的作用是调节溶液的pH，应使溶液的pH不超过___________；废渣中的主要成分除了LiF外，还有___________。 (4)NaF与溶液中的形成LiF沉淀，此反应对步骤Ⅳ所起的作用是___________。 (5)在空气中加热草酸钴晶体样品，受热过程中不同温度范围分别得到种固体物质，固体质量不再变化，其质量如下表。 温度范围/℃ 固体质量 4.41 290~320 2.41 890~920 2.25(之后恒重) 已知：草酸钴晶体的摩尔质量： ①时，固体产物为___________(化学式)。 ②经测定，过程中产生的气体只有，此过程发生反应的化学方程式是___________。 18．金属钛在航天、医疗等领域有着广泛的应用。工业上用钛铁矿（主要成分为含有、、、等杂质）为原料制备金属钛的工艺流程如下： 已知：①易水解，只能存在于强酸性溶液中；②时相关物质的见表： 物质 TiO 回答下列问题： (1)“酸浸”时钛铁矿与浓硫酸在 反应生成和，写出该工序中发生的主要反应的化学方程式_____________。 (2)物质X为_____________（填化学式），其作用是_____________________。 (3)“转化”工序加入试剂Y调节pH，试剂Y宜选用下列_________（填标号）。时，若加入Y时溶液中，为防止生成沉淀，应调节溶液的不超过_________（）。 A．    B．    C．    D． (4)“氯化”充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表。该温度下，与、反应的总化学方程式为_____。生成钛的过程中有副产品生成，为节约原料，实现物质的循环利用，对副产物的最佳利用方式是_____。 物质 CO 分压MPa 19．是制造锂电池电极的原料，实验室用制备的部分装置如下。已知：，。 (1)的空间结构名称为___________。 (2)仪器a的名称是___________。 (3)B、D装置的作用分别是___________、___________。 (4)三颈烧瓶中生成的离子方程式为___________。 (5)在所得的溶液中加入溶液，生成沉淀，反应的化学方程式为___________；该过程不能用同浓度的溶液代替，原因是___________。 (6)取一定量在氧气中加热，产生的气体通入足量的澄清石灰水，得到沉淀，剩余单一氧化物的质量为，则该氧化物的化学式为___________。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $