届高考化学一轮复习学案金属材料及开发利用金属矿物Word文档格式.docx
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”）。
（1）（2019·
高考全国卷Ⅱ，11A）向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：
Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4。
（ ）
（2）（2018·
高考全国卷Ⅲ，10A）用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率。
（3）（2017·
高考全国卷Ⅲ，13B）向含较高浓度Cl－的溶液中加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl。
（4）加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥，可除去Cu粉中混有的CuO。
（5）将铜丝插入稀硝酸中，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO
===Cu2＋＋2NO2↑＋H2O。
答案：
（1）√
（2）√ （3）√ （4）×
（5）×
2.（2017·
浙江4月选考）Cu2O与稀硫酸反应的离子方程式是________________________________________________________________________；
加热条件下氨被CuO氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 3CuO＋2NH3
3Cu＋N2＋3H2O
演练一 铜及其化合物的性质及转化
1.（2020·
江淮十校第二次联考）下列实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是（ ）
A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B.向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色
C.向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO
D.在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu（OH）2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀
解析：
选C。
硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；
稀释铜与过量的浓硫酸反应后的溶液，应将反应后的试管中的物质缓慢加入水中，并不断搅拌，B项错误；
CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu（OH）2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；
淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu（OH）2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D项错误。
2.（2020·
山东省实验中学高三诊断）氯化亚铜（CuCl）是白色粉末，微溶于水，酸性条件下不稳定，易生成金属Cu和Cu2＋。
某小组拟热分解CuCl2·
2H2O制备CuCl，并进行相关探究。
下列说法正确的是（ ）
A.制备CuCl时产生的Cl2可以回收循环利用，也可以通入饱和NaCl溶液中除去
B.Cu2（OH）2Cl2在200℃时反应的化学方程式为Cu2（OH）2Cl2
2CuO＋2HCl↑
C.X气体可以是N2，目的是做保护气，抑制CuCl2·
2H2O在加热过程中发生水解
D.CuCl与稀硫酸反应的离子方程式：
2CuCl＋4H＋＋SO
===2Cu2＋＋2Cl－＋SO2↑＋2H2O
选B。
制备CuCl时产生的Cl2可以转化为HCl，回收循环利用，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，不能被吸收除去，A错误；
Cu2（OH）2Cl2加热至200℃时生成CuO，结合原子守恒可知，还生成HCl，则化学方程式为Cu2（OH）2Cl2
2CuO＋2HCl↑，B正确；
CuCl2水解生成氢氧化铜和HCl，X气体是用于抑制CuCl2水解的，则X为HCl，不是N2，C错误；
CuCl在酸性条件下不稳定，易生成金属铜和Cu2＋，D错误。
3.某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：
M的化学式可能为（ ）
A.Cu2S B.CuS
C.FeS2D.Fe3S4
选A。
由题意并结合选项可知，1.60gM在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出n（S）＝n（SO2）＝n（H2SO4）＝
n（NaOH）＝
×
20.00×
10－3L×
0.1mol·
L－1×
＝0.01mol，所以m（S）＝0.32g，则m（金属）＝1.60g－0.32g＝1.28g，假如是铜，则n（Cu）＝0.02mol，M可能为Cu2S；
假如是铁，则n（Fe）≈0.023mol，没有与之对应的选项。
综上所述，A项正确。
演练二 铜及其化合物的制备
4.（2020·
深圳一模）用CuCl2·
2H2O制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是（ ）
A.通入HCl可以抑制CuCl2的水解
B.先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯
C.硬质玻璃管内部右侧会出现白雾
D.装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液
选D。
A项，氯化铜水解：
CuCl2＋2H2OCu（OH）2＋2HCl，生成的氯化氢易挥发，通入HCl可以抑制CuCl2的水解，正确；
B项，CuCl2·
2H2O加热失去结晶水必须在HCl的气流中进行，所以先滴入浓硫酸产生HCl气体，使硬质玻璃管中充满HCl气体后再点燃c处酒精灯，正确；
C项，硬质玻璃管内部右侧有生成的水蒸气和通入的氯化氢，由于氯化氢极易溶于水，会产生白雾，正确；
D项，氯化氢极易溶于水，为了防止倒吸，d中下层应为有机溶剂，可以是四氯化碳，上层为氢氧化钠溶液，错误。
5.（2020·
西宁检测）工业上由黄铜矿（主要成分为CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：
请回答下列问题：
（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______________________________
吸收。
a.浓H2SO4 b.稀HNO3
c.NaOH溶液d.氨水
（2）由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_________________________________________
。
（3）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极，发生氧化反应
c.溶液中Cu2＋向阳极移动
d.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
（4）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为______________________________________________。
（1）气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。
（2）依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。
（3）电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；
电解精炼粗铜时，粗铜做阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；
电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；
粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。
（4）根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
（1）cd
（2）3Cu2O＋2Al
Al2O3＋6Cu
（3）bd
（4）4H＋＋O2＋4e－===2H2O
铜的冶炼“两方法”
（1）湿法炼铜：
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
（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＋4O2
Cu2S＋3SO2＋2FeO（炉渣）
2Cu2S＋3O2
2Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S
6Cu＋SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到高纯度的铜。
电解精炼铜的原理是用粗铜做阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒做阴极即可得到精铜。
考点二 金属材料与金属矿物的开发利用
一、合金
1.概念：
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：
一般比它的各成分金属都低；
（2）硬度和强度：
一般比它的各成分金属都大。
二、常见金属材料
1.重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
钢
2.几种有色金属材料
三、金属矿物的开发利用
1.金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在。
2.金属的冶炼
（1）实质：
把金属从化合态还原为游离态。
（2）方法：
根据金属的活动性顺序不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。
冶炼方法
主要反应原理（举例）
热分解法
2HgO
2Hg＋O2↑
2Ag2O
4Ag＋O2↑
热
还
原
法
CO做还原剂
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
（高炉炼铁）
H2做还原剂
WO3＋3H2
W＋3H2O
活泼金属
做还原剂
3MnO2＋4Al
3Mn＋2Al2O3
电解法
2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑
3.铝热反应
实验原理
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态，易与Al2O3分离。
化学方程式为Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
实验装置
实验现象
（1）镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；
（2）纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
原理应用
（1）制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
（2）金属焊接，如野外焊接钢轨等
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×
高考全国卷Ⅲ，7B）铝合金大量用于高铁建设。
（2）金属元素的单质在常温下均为固体。
（3）金属元素在不同化合物中化合价均相同。
（4）合金材料中不可能含有非金属元素。
（5）港珠澳大桥的建设使用了大量钢材，钢材是合金。
（6）铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。
（7）合金中的金属元素都是以化合态形式存在。
（8）合金的硬度一般大于其成分金属，而熔点一般低于其成分金属。
（9）金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂。
（10）用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛。
（11）人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高。
（12）电解氯化镁溶液制取金属镁。
（1）√
（2）×
（3）×
（4）×
（5）√ （6）×
（7）×
（8）√ （9）×
（10）√ （11）×
（12）×
演练一 金属材料与合金
1.下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是（ ）
A.塑钢门窗
B.不锈钢刀
C.纯铜导线
D.18K金首饰
冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金（主要指合金钢及钢铁）叫作黑色金属材料。
塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；
不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；
纯铜导线为铜单质，铜属于有色金属，C项错误；
18K金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。
2.C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。
下列关于铝锂合金的说法不正确的是（ ）
A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物
B.铝锂合金的硬度比锂大
C.铝锂合金的熔点比铝低
D.铝锂合金耐酸碱腐蚀
铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。
演练二 金属的冶炼
3.（2020·
九江质检）下列说法正确的是（ ）
A.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
B.钢铁厂用热还原法冶炼铁
C.工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应
D.MgCl2（aq）
Mg（OH）2
MgO
Mg
电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；
电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；
工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。
4.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。
完成下列填空：
（1）镓（Ga）与铝同主族。
写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：
（2）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。
例如：
2Al＋4BaO
3Ba↑＋BaO·
Al2O3
常温下Al的金属性比Ba的金属性 （填“强”或“弱”）。
利用上述方法可制取Ba的主要原因是___________________________________________________________。
a.高温时Al的活泼性大于Ba
b.高温有利于BaO分解
c.高温时BaO·
Al2O3比Al2O3稳定
d.Ba的沸点比Al的低
（1）由AlCl3与NH3·
H2O的反应可推出化学方程式。
（2）依据元素周期律可知，Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba，所以Al的金属性弱于Ba。
应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。
（1）GaCl3＋3NH3·
H2O===Ga（OH）3↓＋3NH4Cl
（2）弱 d
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如Na＋KCl
K↑＋NaCl、2RbCl＋Mg
MgCl2＋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。
演练三 铝热反应及其应用
5.（教材改编题）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，关于铝热反应回答下列问题：
（1）用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有 。
A.KCl B.KClO3
C.MnO2D.Mg
（2）用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是__________________________________________________
②产物中单质是 （写名称）。
（3）取少量
（1）中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象， （填“能”或“不能”）说明固体混合物中无Fe2O3，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（用离子方程式说明）。
（1）做铝热反应的实验时，需要KClO3做助燃剂，且用镁条引燃。
（2）①在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。
②MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。
（3）反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
（1）BD
（2）①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁
（3）不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
1.（2018·
高考海南卷）铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。
回答下列问题：
（1）实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
（2）电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式：
配制的FeCl3溶液应保持 （填“酸性”“碱性”或“中性”），原因是________________________________________________________________________。
（3）溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I
②I
＋2S2O
===S4O
＋3I－
反应①中的氧化剂为 。
现取20.00mL含有Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.1000mol·
L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00mL，此溶液中Cu2＋的浓度为 mol·
L－1。
（1）Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
（2）Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 防止Fe3＋水解生成Fe（OH）3
（3）Cu2＋ 0.1250
2.（2018·
高考全国卷Ⅱ，26，14分）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。
一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0（Mn＋）＝0.1mol·
L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_____________________________________
（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有__________________________________________；
氧化除杂工序中ZnO的作用是 ，若不通入氧气，其后果是 。
（3）溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为 ；
沉积锌后的电解液可返回 工序继续使用。
（1）在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。
（2）溶液中的Pb2＋与SO
不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即滤渣1中含SiO2和PbSO4。
氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe2＋氧化生成Fe3＋，加入ZnO能调节溶液的pH，促进Fe3＋完全水解。
由题表知Fe2＋、Zn2＋开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入ZnO后无法除去Fe2＋，会影响Zn的纯度。
（3）根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应为Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋。
（4）结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn，即电解时Zn2＋在阴极被还原，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn。
沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。
（1）2ZnS＋3O2
2ZnO＋2SO2
（2）PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋
（3）Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
（4）Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
一、选择题
1.（新题预测）平昌冬奥会“北京8分钟”，主创团队用石墨烯制作了20℃能发热4h的智能服饰；
用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35m、重量仅为10kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。
下列说法中，不正确的是（ ）
A.石墨烯是能导热的金属材料
B.铝合金是密度较低的金属材料
C.碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D.新型材料种类多、用途广
石墨烯为非金属材料，A错误。
怀化联考）下列有关金属的说法中正确的是（ ）
A.生铁比纯铁抗腐蚀能力更强
B.青铜、不锈钢、硬铝都是合金
C.性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用
D.单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属
生铁容易被腐蚀，比纯铁抗腐蚀能力弱，A项错误；
青铜、不锈钢、硬铝都是合金，B项正确；
性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用，C项错误；
单质铝在空气中比较耐腐蚀，是因为其表面有一层致密的氧化膜，铝是活泼金属，D项错误。
河南八市第一次测评）《天工开物》中记载：
“凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜。
以炉甘石或倭铅参和，转色为黄铜；
以砒霜等药制炼为白铜；
矾、硝等药制炼为青铜。
”其中涉及的物质中熔点最高的是（ ）
A.青铜 B.黄铜
C.赤铜D.白铜
赤铜是纯度较高的铜，熔点比其合金高，青铜是铜
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