大单元2 第3章 第11讲 铜 金属材料 金属冶炼-【优化探究】2027年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（人教版 单选）

该高中化学高考复习课件聚焦“铜及其化合物、金属材料、金属冶炼”核心考点，依据高考评价体系梳理铜的转化关系、金属冶炼原理等考查要求，通过考点权重分析明确工艺流程题、实验探究题等常考题型，构建系统复习框架，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“真题训练+素养提升”策略，如以2024江西卷CPU针脚回收金真题为例，解析物质分离提纯的实验设计，培养学生科学思维和科学探究与实践素养。特设易错易混点辨析和答题模板，帮助学生掌握得分技巧，教师可据此优化复习方案，助力高效备考。

第三章 金属及其化合物 第11讲　铜　金属材料　金属冶炼 优化探究 大单元二 元素及其化合物 　　[导航·复习目标]　1.了解铜单质及其重要化合物的性质及应用。2.能分析工艺流程中铜单质及其重要化合物的转化关系。3.了解金属冶炼的基本原理和常见方法。 考点一　铜及其重要化合物 考点二　金属材料及金属矿物的开发利用 练真题 明考向 3 考点一　铜及其重要化合物 梳理 必备知识 1.铜的存在及位置 (1)存在:在自然界中铜主要以化合物形式存在于铜矿石中,主要是辉铜矿(_______)、黄铜矿(________)和斑铜矿(_________)。铜还以游离态的形式存在,自然铜是一种含铜矿石,成分是_________。 (2)位置:铜位于元素周期表中第___周期第___族,是人类最早使用的金属之一;铜元素是一种变价金属元素(____价、____价)。 Cu2S CuFeS2　 Cu5FeS4 铜单质 四 ⅠB　 +1 +2 2.铜的原子结构 (1)铜是一种金属元素,也是一种过渡元素,元素符号为Cu,原子序数为29, 原子结构示意图为 ______________。 (2)核外电子排布式:_____________________或[Ar] ________,价层电子排布式:________。 3.铜的物理性质:______色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。 1s22s22p63s23p63d104s1 3d104s1 3d104s1 紫红 4.铜及其重要化合物的转化关系 [问题思考] 完成上述转化关系中指定变化的化学方程式或离子方程式。 (1)铜在潮湿的空气中生锈_____________________________________。  (2)将Cu和浓H2SO4混合加热___________________________________。  (3)FeCl3溶液腐蚀铜板________________________________________。  (4)将氨水逐滴滴入CuSO4溶液过程中所发生的反应__________________ ________________; ___________________________________________。 (5)胆矾加热分解__________________________________________。  (6)用H2O2与稀H2SO4溶解铜___________________________________。  2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+ Cu2++2NH3·H2O=== Cu(OH)2↓+2N Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O 5.铜的冶炼 (1)湿法炼铜:_______________________。 (2)高温炼铜: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↑ Fe+CuSO4===FeSO4+Cu (3)电解精炼铜 粗铜中铜的含量为99.5%~99.7%,主要含有_________________等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%~99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作____极,铜在____极上____电子变为________,用纯铜作___极,________在____极上____电子生成____。 Ag、Zn、Fe、Au 阳 阳 失 　Cu2+ 阴　 Cu2+　 阴 得 铜 6.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 7.铜的重要化合物的性质及应用 (1)新制的Cu(OH)2常用来检验______。 (2)CuSO4遇水蒸气变为蓝色晶体(CuSO4·5H2O),可用于检验______。 (3)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中加入稀H2SO4的离子方程式:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。 醛基 H2O [问题思考] 设计方案,证明H2还原氧化铜所得的红色固体中含有Cu2O。 ______________________________________________________________________ 向所得红色固体中加入过量稀硫酸,若溶液变蓝,则红色固体中含有Cu2O。 ■ 易错易混 1.铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S反应生成CuS。(　　) 2.铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。 (　　) 3.CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2。(　　) 4.将铜片置于干燥的空气中,不易被腐蚀。(　　) 5.利用反应Cu2S+O22Cu+SO2制取粗铜,反应中被氧化的元素是Cu。(　　) × × × √ × 提升 关键能力 考向一　铜及其化合物的性质 1.(2026·广东湛江模拟)部分含铜物质的分类与相应铜元素的化合价关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.a、d均易溶于水 B.b既有氧化性又有还原性 C.常温下,f与单质硫反应生成e D.向固体c中通入H2S气体生成e B 解析:a为CuO,b为Cu2O,c为Cu(OH)2,d为CuS,e为Cu2S,f为Cu。a为CuO,d为CuS,二者均为难溶于水的黑色粉末,A错误;b为Cu2O,Cu的化合价为+1价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,B正确;Cu在常温下不与S反应,需要加热才能反应,C错误;向固体Cu(OH)2中通入H2S气体生成CuS,D错误。 2.某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质,操作正确且能达到目的的是(　　) A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应完后把水加入反应器中,观察溶液的颜色 B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成 C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体 D.将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡,除去铜绿 D 解析:A项,应将反应完后的液体缓慢倒入盛水的烧杯中,并用玻璃棒不断搅拌,不符合题意;B项,应将铜丝在空气中加热到红热后再伸入盛满氯气的集气瓶中,不符合题意;C项,CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体,不符合题意。 考向二　铜及其化合物的实验探究 3.已知酸性条件下有如下反应:2Cu+===Cu2++Cu↓。由于反应温度不同,用氢气还原氧化铜时,可能产生Cu或Cu2O,两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证,实验操作和实验现象记录如下: 加入 试剂 稀硫酸 浓硫酸、加热 稀硝酸 浓硝酸 实验 现象 有红色固体剩余和溶液变为蓝色 产生无色气体 产生无色气体和溶液变为蓝色 产生红棕色气体和溶液变为蓝色 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物(　　) A.是Cu B.是Cu2O C.一定有Cu,可能有Cu2O D.一定有Cu2O,可能有Cu D 解析:浓硫酸(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O;而稀硫酸与Cu不反应,与Cu2O反应,根据实验现象分析,一定有Cu2O,可能有Cu,D项正确。 4.某同学进行如下实验: 序号 实验 实验现象 ⅰ 将铜粉加入试管中,再加入稀HNO3 溶液变蓝,液面上方呈浅红棕色;至不再产生气泡时,铜粉有剩余,余液呈酸性 ⅱ 继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色 ⅲ 继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色 下列说法不正确的是(　　) A.铜与硝酸反应中,硝酸氧化性与氢离子、硝酸根离子浓度均有关 B.ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释 C.继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体,也能发生ⅱ、ⅲ现象 D.用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解 C 解析:ⅰ.将铜粉加入试管中,再加入稀HNO3,稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,溶液变蓝,开始产生无色气体,无色气体遇空气变为红棕色;铜粉有剩余,溶液为酸性,则ⅰ的溶液中有Cu2+、N、H+。ⅱ.继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3,由于铜粉剩余,溶液为酸性,加入硝酸钠,c(N)增大,等同于加入了稀硝酸,所以稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,产生无色气体,无色气体遇空气变为红棕色,同时可推知ⅰ中余液的酸性是硝酸有剩余。ⅲ.继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸,溶液酸性增强,硝酸根离子氧化性增强,又和铜反应产生NO气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色。A项,由ⅰ、ⅱ分析可知ⅰ还有硝酸剩余,不能将铜全部溶解,结合ⅱ、ⅲ实验可知,硝酸氧化性与氢离子、硝酸根离子浓度均有关,A正确;B项, ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因均为稀硝酸和铜发生了氧化还原反应,能用相同的离子反应3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O解释,B正确;C项,铜离子是氧化产物,增大铜离子浓度铜的还原性减弱,不会发生反应,C错误;D项,硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,可以将铜氧化,故用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解,D正确。 考向三　工艺流程中铜及其化合物的转化 5.(2026·广东茂名阶段考试)以含有少量杂质Fe的粗铜为原料,制备蓝矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程如图所示: 下列说法正确的是(　　) A.“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,理论上硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2 B.气体A为酸性氧化物,可与适量的氧气和水反应生成硝酸,循环利用 C.物质X可以使用氨水,且X过量对产物无影响 D.“操作Z”为蒸发结晶、趁热过滤 A 解析:“溶解”时,粗铜与稀硫酸、稀硝酸反应,生成NO和Cu2+,往溶液中加物质X沉淀Fe3+,过滤,所得滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得蓝矾。A.“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,据3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑ +4H2O可知,要使H+与N的物质的量比为4∶1(8∶2),则理论上H2SO4和HNO3的物质的量之比为3∶2,故A正确;B.气体A为NO,不属于酸性氧化物,故B错误;C.若物质X为氨水,则过量氨水会使Cu2+生成Cu(OH)2沉淀,使蓝矾产量降低,故C错误;D.“操作Z”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,故D错误。 考点二　 金属材料及金属矿物的开发利用 梳理 必备知识 1.合金 低 2.常见金属材料 (1)金属材料包括____________________。日常使用的金属材料,大多数属于______。 (2)几种常见的合金 ① 纯金属和它们的合金 合金 低碳钢　 中碳钢 高碳钢 ② ③ ④ 青铜　 金属氢化物 3.金属矿物的开发利用 (1)金属在自然界中的存在形态 (2)金属冶炼的实质:把金属从化合态还原为游离态。 (3)金属冶炼的方法 正 方法 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO____________; 2Ag2O4Ag+O2↑ 热 还 原 法 CO作为还原剂 Fe2O3+3CO____________(高炉炼铁) H2作为还原剂 WO3+3H2______________ 铝热反应 Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 2Hg+O2↑　 2Fe+3CO2 W+3H2O 方法 主要反应原理(举例) 电解法 2Al2O3(熔融)_______________ MgCl2(熔融)_______________ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 4Al+3O2↑　 Mg+Cl2↑ [问题思考] 1.(1)根据已掌握的知识分析K、Na、Ca、Mg、Sn、Pb、Hg、Ag等金属单质的冶炼方法。 _______________________________________________________________________________________________________________________________________ K、Na、Ca、Mg属于活泼金属,一般使用电解法冶炼;Sn、Pb属于较活泼金属,一般使用热还原法冶炼;Hg、Ag属于不活泼金属,一般使用热分解法冶炼。 (2)冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气法;③活泼金属置换法;④电解法。四种方法在工业上均有应用,古代有:(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜。现代有:(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。写出它们的冶炼对应方法。 ___________________________________ (Ⅰ)—①　(Ⅱ)—③　(Ⅲ)—③　(Ⅳ)—④ 2.铝热反应的本质是利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来。关于铝热反应,解答下列问题: (1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有____________。   (2)用Fe2O3在一定条件下与Al粉进行铝热反应,则引发铝热反应的操作是__________________________________。   KClO3、Mg 加入少量KClO3,插上镁条并将其点燃 ■ 易错易混 1.合金材料中不可能含有非金属元素。(　　) 2.铝合金的熔点比纯铝的低。(　　) 3.铝热反应可用于冶炼高熔点金属,如Ca、Mg、Mn等。(　　) 4.人类历史上使用铝的时间比铁晚,原因是铝的冶炼成本高。(　　) 5.电解氯化镁溶液制取金属镁。(　　) 6.电解熔融态的Al2O3制Al时,加冰晶石的主要作用是提高Al的产量。(　　) × √ × × × × 提升 关键能力 考向一　合金与金属材料的应用 1.(2026·广东茂名模拟)北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。在航天科技中使用了大量金属材料,下列有关金属材料的说法正确的是(　　) A.纯金属的硬度一般比它们组成的合金的硬度更大 B.钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等 C.金属单质在常温下都是银白色 D.合金中至少含两种金属元素 B 解析:A.合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大,故A错误;B.钛和钛合金具有熔点高、密度小、机械性能好、耐腐蚀等特性,被广泛应用于火箭、导弹等,故B正确;C.不是所有金属单质在常温下都是银白色的,如铜在常温下为紫红色,故C错误;D.合金中可以含一种金属元素和一种非金属元素,如钢含铁元素和碳元素,故D错误。 2.(2026·浙江温州适应性考试)下列说法不正确的是(　　) A.硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机的理想材料 B.贮氢合金的发现和应用,开辟了氢气贮存、运输的新途径 C.“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆,属于新型无机非金属材料 D.不锈钢是一种主要含Fe、Cr、Ni且不易生锈的合金钢 C 解析:硬铝是合金,合金的硬度比纯金属大,硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机的理想材料,故A正确;贮氢合金是高效、安全的储氢载体,其发现和应用,开辟了氢气贮存、运输的新途径,故B正确;“山东舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆,属于金属材料,故C错误;不锈钢不易生锈,主要是因为含有铁、铬、镍和少量的碳,故D正确。 考向二　金属冶炼 3.下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是(　　) 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 金 游离态 金子比沙子密度大,利用水洗法直接分离 B 银 化合态 银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼 C 铁 化合态 铝的金属性比铁强,可用铝热法炼铁 D 钠 化合态 钠的金属性强,一般还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼 D 解析:钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同时注意,此题易误选C,一般认为铁由CO还原Fe2O3制得,但在实际生活中,在铁轨焊接等方面,是用铝热反应来制取的。 4.(2026·北京石景山模拟)明朝宋应星所著的《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性“工艺百科全书”,其中介绍了锌的冶炼方法:把炉甘石(ZnCO3)和煤炭饼装入炼锌罐(如图所示),泥封,“其底铺薪,发火煅红”,“冷定毁罐取出”。 已知:锌的熔点为419 ℃,沸点为907 ℃。 下列说法不正确的是(　　) A.冷凝区中,锌由气态转化为液态,理论上该区温度应控制在419~907 ℃ B.“冷定”后“毁罐”取锌的原因是防止Zn在较高的温度下被氧化成ZnO C.反应区中,ZnCO3分解生成ZnO和CO2 D.反应区中,C与ZnO发生置换反应得到Zn,C被还原 D 解析:A.根据题干信息“锌的熔点为419 ℃,沸点为907 ℃”可知,冷凝区中,锌由气态转化为液态,理论上该区温度应控制在419~907 ℃,A正确;B.Zn在加热时易被氧化,“冷定”后“毁罐”取锌是为了防止Zn在较高的温度下被氧化成ZnO,B正确;C.反应区中,ZnCO3分解生成ZnO和CO2:ZnCO3ZnO +CO2↑,C正确;D.反应区中,C与ZnO发生置换反应得到Zn,C被氧化,D错误。 练真题 明考向 1.正误判断 (1)(2025·陕晋青宁卷)金属铝具有还原性,可用于冶炼金属。 (　　) (2)(2023·湖南卷)青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金。(　　) (3)(2023·全国乙卷)胆矾表面出现白色粉末,是因为CuSO4·5H2O===CuSO4+5H2O。(　　) √ √ √ 2.(2025·陕晋青宁卷)“国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是(　　) A.“C919”大飞机用的氮化硅涂层 B.“梦想”号钻探船钻头用的合金 C.“望宇”登月服用的聚酰亚胺隔热层 D.“雪龙2”号破冰船制淡水用的反渗透膜 B 解析:氮化硅属于新型无机非金属材料,聚酰亚胺、反渗透膜属于有机高分子材料,A、C、D不符合题意;合金属于金属材料,B符合题意。 3.(2024·甘肃卷)下列成语涉及金属材料的是(　　) A.洛阳纸贵　　　　　　　 B.聚沙成塔 C.金戈铁马 D.甘之若饴 C 解析:纸的主要成分是纤维素,不是金属材料,A不符合题意;沙的主要成分是二氧化硅,不是金属材料,B不符合题意;金戈铁马指金属制的戈和披战甲的马,涉及金属材料,C符合题意;甘之若饴意思是把它看成像糖那样甜,糖类是有机物,不是金属材料,D不符合题意。 4.(2024·江西卷)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如图。下列说法错误的是(　　) A.将CPU针脚粉碎可加速溶解 B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行 C.富集后,K[AuBr4]主要存在于滤液中 D.还原步骤中有S生成 C 解析:将CPU针脚粉碎,增大与硝酸和水的接触面积,可加速溶解,故A正确;除杂和溶金步骤中会生成污染性气体二氧化氮、一氧化氮,需在通风橱中进行,故B正确;由图示可知,富集后,K[AuBr4]主要存在于滤渣中,故C错误;还原步骤中Na2S2O5作还原剂得到金属单质金,硫元素化合价升高,反应过程中有S生成,故D正确。 5.(2020·全国Ⅲ卷)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Cu(OH)2·CuCO3],青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是(　　) A.保存《千里江山图》需控制温度和湿度 B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化 C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3 C 解析:A.字画主要由纸张和绢、绫、锦等织物构成,为防止受潮和氧化,保存古代字画时要特别注意控制适宜的温度和湿度,A说法正确;B.由孔雀石和蓝铜矿的化学成分可知,其中的铜元素、碳元素和氢元素均处于最高价,其均为自然界较稳定的化学物质,因此,用其所制作的颜料不易被空气氧化,B说法正确;C.孔雀石和蓝铜矿的主要成分均可与酸反应生成相应的铜盐,因此,用其制作的颜料不耐酸腐蚀,C说法错误;D.因为氢氧化铜中铜元素的质量分数高于碳酸铜,所以Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3,D说法正确。 $