第3部分 第4讲 金属资源的开发利用-【名师带你过关】2026-2027学年高考化学一轮复习

第四讲　金属资源的开发利用 知识点清单 考点一　铜及其化合物 (1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)× (8)× 考点二　金属材料及金属冶炼 (1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)× 模拟训练 1.D　【解析】 青花瓷是传统陶瓷,陶瓷属于传统无机非金属材料,A正确;青铜是铜锡合金,属于合金材料,B正确;钛金属具有强度大、抗腐蚀等优良性能,适合制作表带,C正确;新型功能陶瓷(如氧化铝、氮化硅陶瓷等)主要成分不是硅酸盐,传统陶瓷主要成分为硅酸盐,D错误。 2.A　【解析】 铝在碱性条件下会发生反应,生成四羟基合铝酸钠和氢气,因此铝制餐具不适合蒸煮或存放碱性食物,A错误;纯铝硬度低、强度差,无法满足机器零部件对材料性能的要求,B正确;Ti-Fe合金和La-Ni合金因能可逆吸收/释放氢气,被广泛用作储氢材料,C正确;铝合金具有密度小、耐腐蚀等特性,是制造飞机和航天器的理想材料,D正确。 3.B　【解析】 铝可用于制作铝金属制品,是利用了铝具有良好的延展性,A正确;一般情况下合金具有硬变大,熔点低等优点,B错误;铝合金硬度高、质量轻,是用来制造飞机和宇宙飞船是理想材料,C正确;Al、Al2O3都可与酸或碱反应。故不宜用来蒸煮酸性或碱性食物,D正确。 4.C　【解析】 青铜器表面的铜绿是Cu、O2、H2O发生反应产生的碱式碳酸铜,其化学式为Cu2(OH)2CO3,A错误;青铜是由铜、锡等合金元素形成合金材料,古代人没有炼铝的技术,B错误;青铜是铜合金,合金的熔点低于成分金属,故合金青铜的熔点低于纯铜,C正确;活泼性越强的金属越难冶炼,人类使用就越晚,人类最先使用的是青铜器,D错误。 5.B　【解析】 冶炼金属铜的反应为氧化铜与焦炭在高温条件反应生成铜和一氧化碳,该冶炼方法属于热还原法,故选B。 6.A　【解析】 A.由反应Cu2S+O22Cu+SO2,可知物质之间的转化能实现,A符合题意;B.由反应Cu+Fe2(SO4)3CuSO4+2FeSO4,可知物质之间的转化不能实现,B不符合题意;C.由反应2Cu+SCu2S,可知物质之间的转化不能实现,C不符合题意;D.常温下,Cu和浓硫酸不反应,可知物质之间的转化不能实现,D不符合题意;故选A。 7.D　【解析】 “假银锭”含Ag、Cu、Pb,是合金,合金硬度通常大于成分金属,A正确;熔炼炉中加入硝石(KNO3),硝石在高温下可作氧化剂,与金属发生氧化还原反应,B正确;分金炉加入木炭(还原剂),若熔炼炉中Cu被氧化为Cu2O,木炭可还原Cu2O生成Cu,反应:C+2Cu2OCO2↑+4Cu合理,C正确;铅熔点327 ℃,银熔点962 ℃,要使铅优先流出,需铅液态、银固态,温度应高于327 ℃(铅熔化)且低于962 ℃(银不熔化),即327 ℃<t<962 ℃,D错误。 8.C　【解析】 在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O,所以a中为盐酸,最后多余的HCl被水吸收形成盐酸,所以循环的物质甲是盐酸,故A正确;装置b填充的是酸性干燥剂或中性干燥剂,用于干燥HCl,则可能是P2O5或CaCl2,故B正确;装置a中起始装有的试剂为盐酸,加热时挥发出HCl,故C错误;d中与c直接相连的为干燥装置,用于吸收分解生成的水蒸气,同时防止循环物质盐酸中的水蒸气进入c,故D正确;故选C。 9.B　【解析】 A.向原所得溶液中加入5 mol·L-1H2SO4溶液250 mL,发生反应:3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O,n(N)=0.6 mol,n(H+)=2.5 mol,则N完全反应,最后溶液是CuSO4溶液,A不正确;B.n(N)=0.6 mol,最多溶解铜的物质的量为0.9 mol,质量是0.9 mol×64 g·mol-1=57.6 g,B正确;C.现代工业制硝酸的第一步反应,是氨的催化氧化反应:4NH3+5O24NO+6H2O,C不正确;D.铜与浓硝酸的反应为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,硝酸体现强氧化性和酸性,D不正确;故选B。 10.【答案】 (1)将矿石粉碎、适当提高硫酸浓度,适当提高温度等 (2)MnO2+4H++2Fe2+2Fe3++Mn2++2H2O (3)Fe(OH)3、MnO2　抽滤　(4)6.65　(5)10<pS≤15.4 (6)Mn2++2HCMnCO3↓+CO2↑+H2O 【解析】 (1)用硫酸浸取含锰矿石时,可采用将矿石粉碎、适当提高硫酸浓度,适当提高温度等方式提高浸取速率。 (2)氧化过程中,MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为Mn2+,离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+2Fe3++Mn2++2H2O。 (3)根据分析可知,滤渣1的主要成分为Fe(OH)3、MnO2,实验室为了加快固液混合物的分离,常用的操作为抽滤。 (4)除杂2步骤中,要使铜离子转化为氢氧化铜沉淀,锰离子不能发生沉淀,则c(Cu2+)≤10-5 mol/L时,c(OH-)≥2×10-8 mol·L-1,c(H+)≤×10-7 mol·L-1,pH≥6.65,pH至少为6.65。 (5)除杂3中锰离子浓度为2.5 mol·L-1,锰离子不能发生沉淀,则c(S2-)<10-10 mol·L-1,同时Co2+要沉淀完全,则c(Co2+)≤10-5 mol·L-1,c(S2-)≥4×10-16 mol·L-1,则10<pS≤15.4。 (6)电解废液中含有少量Mn2+,加入饱和NH4HCO3,有沉淀和气体生成,沉淀为碳酸锰,气体为二氧化碳,离子方程式为Mn2++2HCMnCO3↓+CO2↑+H2O 11.【答案】 (1)将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等　(2)CaF2、MgF2　SiF4　Ta2O5+14HF2Ta+4H++5H2O　 (3)少量多次萃取　(4)K2NbF7+5Na2KF+5NaF+Nb 【解析】 (1)加快“浸取”速率可采取的措施是:将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等; (2)由CaF2和MgF2的Ksp可知,“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为:CaF2、MgF2;“浸取”时还会产生“废气”,“废气”中除了挥发出的HF还可能有SiO2可与HF反应生成的SiF4;Ta2O5与氢氟酸反应生成H2TaF7,离子方程式为Ta2O5+14HF2Ta+4H++5H2O; (3)“萃取”时,若萃取剂MIBK的量一定,少量多次萃取接触更加充分,萃取效率更高; (4)用金属钠还原K2NbF7制取金属铌,根据氧化还原得失电子守恒的原子,可得到其化学方程式为K2NbF7+5Na2KF+5NaF+Nb; 12.【答案】 (1)+1　(2)蓝　胆矾或蓝矾 (3)Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O　(4)Fe2+ (5)用HCl气流带走产生的水蒸气,提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生,防止CuCl被氧化 【解析】 (1)Cu2S中硫元素为-2价,则铜元素的化合价为+1; (2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水,吸水后会形成蓝色硫酸铜晶体,俗称胆矾或蓝矾; (3)碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水、二氧化碳,Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O; (4)Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe3+对该反应有催化作用,铜生成铜离子化合价升高,根据电子守恒可知,M生成M'中铁元素化合价降低,故M'为Fe2+; (5)氯化铜加热水解生成氢氧化铜和挥发性酸,HCl可抑制其水解,CuCl中铜具有还原性易被空气中氧气氧化,在HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl,其中HCl的作用是用HCl气流带走产生的水蒸气,提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生,防止CuCl被氧化。 真题突破 1.D　【解析】 纸的主要成分是纤维素(有机化合物),不属于合金,A不符合题意;石印章的材料通常是天然矿物(如大理石、寿山石等),主要成分为硅酸盐或碳酸盐,不属于合金,B不符合题意;木活字的材料是木材,主要成分为纤维素和木质素(有机化合物),不属于合金,C不符合题意;不锈钢是铁(Fe)与铬(Cr)、镍(Ni)等金属形成的合金,D符合题意。 2.A　【解析】 金属铝还原性强,可通过铝热反应冶炼金属(如Fe、Mn等),A正确;硫酸铜虽然能杀菌,但铜离子(Cu2+)对人体有毒,长期摄入会导致铜中毒(如肝脏损伤),B错误;Al2(SO4)3是强电解质,溶于水完全电离,电离方程式:2Al3++3S,C 错误;铝单质与O2生成Al2O3后无法再被O2氧化,无法形成氧化物2,且Al2O3与水反应需强酸/碱才能溶解,D错误。 3.A　【解析】 青铜为铜、锡、铅等的合金,通常合金的熔点小于成分金属,因此青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器,故答案选A。 4.C　【解析】 金属镁的密度较小,镁合金的强度高、机械性能好,是制造汽车、飞机、火箭的重要材料,A正确;还原铁粉能吸收氧气,可用作食品脱氧剂,B正确;铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热,因此,生成的铁是液态的,其可以将两段铁轨焊接在一起,故其可用于焊接铁轨,但是,铁粉与氧化铝不能发生铝热反应,C说法不正确;镁燃烧会发出耀眼的白光,可以照亮黑暗的夜空和地面,因此,其可用于制造信号弹和焰火,D说法正确。 5.【答案】 (1)具支试管　防倒吸 (2)Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O　O2　增强了H2O2的氧化性,既不是氧化剂,又不是还原剂 (3)CuO2 (4)滴入最后半滴标准液时,溶液蓝色消失,且半分钟不恢复原来的颜色　96% 【解析】 (1)由图可知,仪器A的名称为具支试管;铜和浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮,其中二氧化氮易溶于水,需要防倒吸,则装置B的作用为防倒吸; (2)根据实验现象,铜片溶解,溶液变蓝,可知在酸性条件下铜和过氧化氢发生反应,生成硫酸铜,离子方程式为Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O;硫酸铜可以催化过氧化氢分解生成氧气,则产生的气体为O2;在铜和过氧化氢的反应过程中,氢元素的化合价没有发生变化,故从氧化还原角度说明H+的作用是增强3H2O2的氢化性,既不是氧化剂,又不是还原剂; (3)在该反应中铜的质量m(Cu)=n×=,因为=,则m(O)=n×+(m-n)=,则X的化学式中铜原子和氧原子的物质的量之比为==,则X为CuO2; (4)滴定结束的时候,单质碘消耗完,则标志滴定终点的现象是当滴入最后半滴标准液时,溶液蓝色消失,且半分钟不恢复原来的颜色;在CuO2中铜为+2价,氧为-1价,根据2CuO2~3I2,I2+2S22I-+S4,可以得到关系式:2CuO2~3I2~6S2,则n(CuO2)=(1/3)×0.1 mol·L-1×0.015 L=0.000 5 mol,粗品中X的相对含量为0.000 5×96/0.048=96%。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四讲　金属资源的开发利用 考点一　铜及其化合物 　　1.熟记铜及其常见化合物的颜色 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 2.铜及其重要化合物的性质及应用 (1)铜在潮湿的空气中生成铜锈[Cu2(OH)2CO3]:2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3。 (2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2,用灼热的CuO除去CO2中的CO。 (3)新制的Cu(OH)2常用来检验醛基。 (4)CuSO4遇水蒸气变为蓝色晶体(CuSO4·5H2O),可用于检验H2O。 (5)过量的Cu和浓HNO3反应,得到NO2和NO的混合气体,再加入稀H2SO4,Cu继续溶解。 (6)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,此反应中当Cu过量时,H2SO4也不能完全反应。此反应不适用于制备CuSO4,因为会产生污染性气体SO2且H2SO4的利用率低。 (7)Cu+的性质 ①+1价铜有较强的还原性,易被氧化剂氧化为+2价。 ②+1价铜在酸性条件下,易发生歧化反应生成Cu和Cu2+,如Cu2O加入稀H2SO4的离子方程式:Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O。 考点二　金属材料及金属冶炼 　　1.金属材料分类 2.合金 (1)定义性能 (2)几种常见的合金 3.金属冶炼的一般方法 冶炼方法 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ 热还原法 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁) WO3+3H2W+3H2O Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 电解法 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 1. (2026·天津河北区期中)中华上下五千年的历史长河中,有先人们对器具材料的制造同时也有现代的科技对传统材料的改进和重塑,下列相关说法错误的是 (　　) A.青花瓷属于传统无机非金属材料B.制作三星堆中的青铜巨人的青铜属于合金 C.华为Watch⁃GT5Pro使用的钛金属表带具有抗腐蚀、强度大等特点D.华为Mate70RS系列手机在机身背面上采用的新型功能陶瓷的主要成分是硅酸盐 2.(2025·浙江杭州阶段)下列有关物质用途的说法中,不正确的是 (　　) A.铝制餐具适合于蒸煮和存放碱性食物 B.纯铝的硬度和强度较小,不适合制造机器零部件 C.Ti-Fe合金和La—Ni合金可用作储氢材料 D.铝合金是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料 3.(2025·广东省实验中学期中改编)下列有关物质的性质与用途的描述错误的是 (　　) A.Al具有良好的延展性,故铝可用于制作各种形状的铝制品 B.合金普遍具有硬度大、熔点高等优点 C.镁铝合金密度小,强度高,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 D.Al、Al2O3均能与酸、碱反应,因此铝制炊具不宜用来蒸煮酸性或碱性食物 4.(2025·广东普宁勤建学校第二次调研)易县燕下都遗址出土的透雕龙凤纹铜铺首是战国时期青铜器,下列说法正确的是 (　　) A.青铜器表面的铜绿主要成分为CuO B.青铜是铜、锡、铅、铝等金属形成的合金 C.青铜中的锡、铅对铜有保护作用,青铜的熔点低于纯铜 D.人类使用铁器早于青铜器 5.(2024·湖南·二模)将含氧化铜的矿石与焦炭混合,在高温条件下可以冶炼金属铜,该冶炼方法属于 (　　) A.电解冶炼法　　　　B.热还原法　 C.热分解法　 D.物理分离法 6.(2024·江苏南京·期末)在指定条件下,下列选项所示的物质间的转化能实现的是 (　　) A.Cu2S(s)Cu(s) B.Cu(s)Fe(s) C.Cu(s)CuS(s) D.Cu(s)SO2(g) 7.(2026·四川百师联盟第一次调研)《天工开物》中记载了“假银锭”提纯银的过程,该过程如图所示(已知:铅、银、铜的熔点分别为327 ℃、962 ℃、1 083 ℃)。下列说法错误的是 (　　) A.“假银锭”是合金,硬度大 B.“熔炼炉”中发生了氧化还原反应 C.“分金炉”中有可能发生反应:C+2Cu2OCO2↑+4Cu D.若使铅优先从“分金炉”中流出,温度控制要满足327 ℃≤T≤962 ℃ 8.(2024·河北衡水·二模)已知MgCl2·6H2O在空气中加热时,失去部分结晶水,同时生成Mg(OH)Cl或MgO。实验室用MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如图所示: 下列有关说法错误的是 (　　) A.循环物质甲为盐酸 B.装置b填充的可能是P2O5或CaCl2 C.装置a的分液漏斗中装有的试剂为浓硫酸,其作用为催化剂 D.装置d中与装置c直接相连的装置为干燥装置 9.(2023·浙江·一模)足量的铜溶于一定量浓硝酸,产生NO2、N2O4、NO的混合气体。这些气体若与3.36 L O2(标准状况)混合后通入水中,气体恰好能被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L-1H2SO4溶液250 mL,则继续溶解一定量的Cu。下列说法正确的是(　　) A.最后溶液是CuSO4、Cu(NO3)2混合液 B.最多溶解铜的质量是57.6 g C.放电或高温下N2与O2反应是现代工业制硝酸的基础 D.铜与浓硝酸的反应仅体现了硝酸的强氧化性 10.(2024·山东聊城·三模)锰是生产各种合金的重要元素。工业上以含锰矿石(主要成分为MnCO3,还含有铁、钴、铜等的碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下: →→→→→→→…→Mn　 25 ℃时,部分物质的溶度积常数如下表所示。 物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Mn(OH)2 MnS CoS Ksp 2.8× 10-39 2.0× 10-20 2.0× 10-13 2.5× 10-10 4.0× 10-21 回答下列问题: (1)用硫酸浸取含锰矿石时,提高浸取速率的方法有　　　　(写两种)。  (2)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为　　　　　　。  (3)滤渣1的主要成分是　　　　,实验室中为了加快固液混合物的分离,常采用的操作是　　　　　　　　。  (4)当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5 mol·L-1时,可认为已除尽。“除杂2”步骤需要控制溶液的pH至少为　　　　　　　(已知lg 2≈0.3)。  (5)“除杂3”步骤所得溶液中c(Mn2+)=2.5 mol·L-1,则其pS[pS=lg c(S2-)]的范围是　　　　　　　　。  (6)电解废液中还含有少量Mn2+,向其中加入饱和NH4HCO3溶液,有沉淀和气体生成,该反应的离子方程式为　。  11.(2024·黑龙江哈尔滨·二模)钽(Ta)和铌(Nb)为高新技术产业的关键元素,其单质的性质相似。一种以花岗伟晶岩型铌钽矿(主要成分为SiO2、Nb2O5、Ta2O5和少量的FeO、CaO、MgO等)为原料制取钽和铌的流程如图一: “浸取”后的浸出液中含有H2TaF7、H2N6F7两种二元强酸。 已知:①MIBK为甲基异丁基酮; ②Ksp(CaF2)=2.5×10-11,Ksp(MgF2)=6.4×10-9,Ksp(CaSO4)=7.1×10-5。 (1)加快“浸取”速率可采取的措施是　。  (2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为　　　　　(填化学式),“浸取”时还会产生“废气”,“废气”中除了挥发出的HF还可能有　　　　　(填化学式)。Ta2O5与氢氟酸反应的离子方程式为　　　　　　　　。  (3)“萃取”时,若萃取剂MIBK的量一定,　　　　　　　　　(填“一次萃取”或“少量多次萃取”)的萃取效率更高。  (4)用金属钠还原K2NbF7制取金属铌的化学方程式为　　　　　　　　。  12.(2023·吉林·统考二模)铜及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题: (1)纳米铜是性能优异的超导材料,工业上以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉,Cu2S中铜元素的化合价为　　　　价。  (2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水,吸水后会形成　　　　色晶体,俗称　　　  。  (3)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的CuO,化学方程式为　。  (4)CuCl2常用作媒染剂、杀虫剂等。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。M'的化学式为　。  (5)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。在高于300 ℃,HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl,其中HCl的作用是  　。  1.(2025·广东卷)中华传统技艺,凸显人民智慧。下列选项所涉及材料的主要成分属于合金的是 (　　) A.纸哪吒B.石印章 C.木活字D.不锈钢针 2.(2025·广东真题组合)下列有关铝、铜的说法正确的是 (　　) A. 金属铝具有还原性,可用于冶炼金属 B. 硫酸铜具有杀菌作用,可用作饮用水消毒剂 C. Al2(SO4)3溶于水的电离方程式: Al2(SO4)32Al3++3S D.单质铝氧化物1氧化物2酸(或碱)盐的转化关系能满足, 且盐的水溶液一定显酸性 3.(2023·上海·统考高考真题)战国时期人们用青铜浇铸塑形成各样的青铜器,青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器的原因是 (　　) A.熔点低　　　　B.密度大 C.硬度大　 D.不易被腐蚀 4.(2022·浙江·统考高考真题)下列说法不正确的是 (　　) A.镁合金密度较小、强度较大,可用于制造飞机部件 B.还原铁粉不可用作食品干燥剂 C.铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨 D.镁燃烧会发出耀眼的白光,可用于制造信号弹和焰火 5.(2023·湖北·统考高考真题)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题: (1)铜与浓硝酸反应的装置如下图,仪器A的名称为　　　　,装置B的作用为　　　　。  (2)铜与过量H2O2反应的探究如下: 实验②中Cu溶解的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　;产生的气体为　　　　。比较实验①和②,从氧化还原角度说明H+的作用是　　　　　　　　　。  (3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X为铜的氧化物,提纯干燥后的X在惰性氛围下加热,m g X完全分解为n g黑色氧化物Y,=。X的化学式为　　　　。  (4)取含X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后,调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知:2Cu2++4I-2CuI↓+I2,I2+2S22I-+S4)标志滴定终点的现象是　　　　　　　　　　　　　　,粗品中X的相对含量为　　　　。  学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $