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(共93张PPT)
第13讲　金属材料和金属冶炼
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解金属材料及其 重要化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。
2.结合实例认识金属性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物 质性质、实现物质的转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用 和环境保护中的重要作用。
考点·全面突破
考点一　铜及其化合物　　
1. 从“价—类”二维的角度认识化学物质是一种高效的学习方法， 铜元素的“价—类”二维图如图：
（1）转化②中铜元素被 （填“氧化”或“还原”）；化学 方程式为 ；
（4）转化⑥的离子方程式为 ；
还原　
4CuO　 2Cu2O＋O2↑　
＋2H2O　
Cu2＋＋
2Cu
2. 两种重要的铜盐
（1）碱式碳酸铜——Cu2（OH）2CO3（铜绿、孔雀石的主要成分） 受热分解的化学方程式： 。
（2）蓝矾（胆矾）——CuSO4·5H2O
蓝矾不稳定，易分解，反应的化学方程式为
。
（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，因此人们利用这一性质用胆矾、熟 石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭侵染植物的病毒。
3. 氧化铜（CuO）与氧化亚铜（Cu2O）的比较
名称 氧化铜 氧化亚铜
颜色 色 色
与酸反
应（H＋）
与H2反应
转化关系 4CuO 2Cu2O＋O2↑
黑　
砖红　
＋H2O　
Cu＋H2O　
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
×
×
×
×
√
√
一、铜及其化合物的性质及应用
1. 部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合 理的是（　　 ）
A. a可与硫单质反应生成f
B. c可与水反应得到d
C. 可将葡萄糖与新制的d混合后加热制得b
D. 可存在a→c→e→a的循环转化关系
√
解析：铜能与硫单质在加热的条件下反应得到硫化亚铜，A正确；
CuO不能与H2O反应，B错误；
新制的Cu（OH）2与葡萄糖溶液混合后加热可得Cu2O，C正确；
Cu可以在O2中加热得到CuO，CuO溶于酸可得到Cu2＋，Cu2＋可被铁单质置换生成Cu，D正确。
2. 某研究小组通过实验探究Cu及其重要化合物的性质，下列操作正 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，观察硫 酸铜溶液的颜色
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
√
解析： A项，应将反应后的液体缓慢倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B项，应将铜丝在空气中加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中；
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。
3. 氯化亚铜（CuCl）可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂等。 某化学学习小组同学设计如图装置（夹持仪器略），通过热分解 CuCl2·2H2O（易水解）制备氯化亚铜，下列说法正确的是（　　）
A. 先通入N2，再点燃酒精灯，制备实验结束，持续通入N2至装置甲 冷却至室温
B. 装置乙中的试剂Y为浓硫酸
C. 装置丙中的湿润的蓝色石蕊试纸变红
D. 装置丁中的NaOH溶液吸收尾气，只发生一个化学反应
√
【题后归纳】
（2）无水CuSO4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，无水CuSO4也用作H2S的检验与吸收。
（3）清除铜制品上的铜锈用稀硫酸而不用稀硝酸。
二、化工流程中的“铜元素”
4. 某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为 原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如图：
A. 焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2
B. 焙烧后的废气能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. 滤渣中主要含铁的氧化物
D. 将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体
下列说法正确的是（　　）
√
5. 工业上用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的工艺流 程如图。
A. 溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸
B. 气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子
D. 从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
下列有关说法正确的是（　　）
√
【题后归纳】
废铜利用的一般流程模板
考点二　金属材料与金属冶炼　　
一、金属材料
1. 合金
低　
大　
2. 常见金属材料
（1）金属材料的工业分类
黑色金属材料 有色金属材料
铁、铬、锰以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其 合金
（2）重要的黑色金属材料——钢（主要成分是铁和 ）
碳　
低　
高　
（3）几种常见的有色金属材料
①铝合金
②
（4）新型合金
二、金属矿物的开发利用
1. 金属冶炼的实质：金属冶炼的过程就是把金属从化合态 （填“氧化”或“还原”）为游离态的过程。
2. 金属冶炼的方法（用化学方程式表示）
还原　
金属活动性与冶炼方法的关系：
电解法 Na
Mg
Al
2NaCl（熔融）　 2Na＋Cl2↑　
MgCl2（熔融）　 Mg＋Cl2↑　
2Al2O3（熔融）　 4Al＋3O2↑　
热还原法 高炉炼铁
铝热反应 制铁
焦炭还原 铜
热分解法 Hg
3CO＋Fe2O3　 2Fe＋3CO2　
2Al＋Fe2O3　 2Fe＋Al2O3　
C＋CuO　 Cu＋CO↑　
2HgO　 2Hg＋O2↑　
一、合金的性质与金属材料的应用
1. 下列关于合金的叙述正确的是（　　）
A. 铝合金硬度比纯铝小
B. 生铁是铁碳合金，钢是纯净的铁单质
C. 硬铝密度小、强度高，常用于制造飞机外壳
D. 不锈钢和钢都是铁合金，性质完全相同
√
解析：合金的硬度比其任一组分金属都大，铝合金硬度比纯铝大，A错误；生铁是铁碳合金，钢的含碳量比生铁低，也是铁碳合金，B错误；不锈钢和钢都是铁合金，但其内部结构和组分不同，性质不相同，D错误。
2. 镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，大量用于航空工业、造船工 业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中正确的是 （　　）
A. 此合金的熔点、硬度比镁和铝的熔点、硬度都高
B. 此合金能全部溶解于稀盐酸中
C. 此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中
D. 此合金不能全部溶解于过量FeCl3溶液中
√
解析：合金的熔点比各成分金属的低，A错误； 此合金属于镁和铝的混合物，铝能与氢氧化钠溶液反应，但镁不能与氢氧化钠溶液反应，此合金不能全部溶解于氢氧化钠溶液中，C错误；氯化铁能腐蚀铜，铜能溶于氯化铁溶液，镁、铝的还原性均大于铜，则此合金能全部溶解于过量FeCl3溶液中，D错误。
二、金属的冶炼方法
3. 下列化学方程式和冶炼方法，能体现对应金属的常见冶炼原理的 是（　　）
A. Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2（高炉炼铁）
B. 2AlCl3 2Al＋3Cl2↑（电解炼铝）
C. 2Ag2O 4Ag＋O2↑（电解法炼银）
D. NaCl（熔融）＋K Na（熔融）＋KCl（还原法炼金属钠）
√
解析：AlCl3为共价化合物，熔融时不能产生自由移动的离子，所以不能用电解熔融AlCl3的方法炼Al，B不符合题意；Ag2O熔融时会发生分解，所以不能用电解熔融Ag2O的方法炼银，C不符合题意；K的沸点比Na低，且炼K的成本比Na高，所以不能用熔融的NaCl与K反应炼Na，D不符合题意。
4. 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。对它们的冶炼对应方法的分析不正确的 是（　　）
A. （Ⅰ）—① B. （Ⅱ）—②
C. （Ⅲ）—③ D. （Ⅳ）—④
√
解析：（Ⅰ）火烧孔雀石炼铜是采用焦炭法冶炼金属铜，对应方法①，
A正确；（Ⅱ）湿法炼铜是采用活泼金属置换法冶炼金属铜，对应方法③，B错误；（Ⅲ）铝热反应是采用活泼金属置换法冶炼金属，对应方法③，C正确；（Ⅳ）从光卤石中冶炼金属镁是采用电解熔融氯化镁的方法，对应方法④，D正确。
【题后归纳】
（1）冶炼Mg时只能电解MgCl2不能电解MgO，原因是MgO的熔 点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。
　　（2）冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共 价化合物，熔融态不导电。加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是降低 Al2O3的熔化温度。
（3）用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
真题·体验品悟
1. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
√
×
√
√
√
√
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2. （2025·黑吉辽蒙6题）微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪 漫。下列对颜色变化的解释错误的是（　　）
√
3. （2025·江苏高考11题）探究含铜化合物性质的实验如下：
步骤Ⅰ　取一定量5％ CuSO4溶液，加入适量浓氨水，产生蓝色沉淀。
步骤Ⅱ　将沉淀分成两等份，分别加入相同体积的浓氨水、稀盐酸， 沉淀均完全溶解，溶液分别呈现深蓝色、蓝色。
步骤Ⅲ　向步骤Ⅱ所得的深蓝色溶液中插入一根打磨过的铁钉，无明 显现象；继续加入稀盐酸，振荡后静置，产生少量气泡，铁钉表面出 现红色物质。
A. 步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为[Cu（NH3）4]SO4
B. 步骤Ⅱ的两份溶液中：c深蓝色（Cu2＋）＜c蓝色（Cu2＋）
C. 步骤Ⅲ中无明显现象是由于铁钉遇深蓝色溶液迅速钝化
下列说法正确的是（　　）
√
解析：步骤Ⅰ中硫酸铜溶液与适量浓氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，步骤Ⅱ中氢氧化铜沉淀分别与浓氨水、稀盐酸反应生成
[Cu（NH3）4]2＋（深蓝色）、氯化铜（蓝色），步骤Ⅲ向含有
[Cu（NH3）4]2＋的深蓝色溶液中插入打磨过的铁钉，无明显现象，
说明[Cu（NH3）4]2＋与Fe不反应，加入稀盐酸，[Cu（NH3）4]2＋与HCl反应生成Cu2＋和氯化铵，Fe与HCl反应生成Fe2＋和氢气，Fe与Cu2＋发生置换反应生成Fe2＋和Cu，因此会有气泡产生，铁钉表面出现红色物质Cu。
4. （2024·重庆高考8题）单质M的相关转化如下图所示。下列说法错 误的是（　　）
A. a可使灼热的铜变黑
B. b可与红热的铁产生气体
C. c可使燃烧的镁条熄灭
D. d可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
√
解析：碱溶液与单质d反应生成漂白液，故单质d为Cl2，碱溶液是 NaOH；碱溶液NaOH与氧化物c（适量）反应得纯碱溶液，故氧化物 c为CO2；单质M与氧化物b反应得碱溶液，故单质M为Na，氧化物b 为H2O；Na与单质a反应得氧化物，因此单质a为O2，据此回答。a为 O2，O2可与灼热的铜反应生成黑色的氧化铜，A正确；b为H2O，水 蒸气可与红热的铁在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，B正确；c为 CO2，镁条在CO2中燃烧生成氧化镁和碳，燃烧的镁条不熄灭，C错 误；d为Cl2，Cl2可与碘化钾反应生成碘单质，碘单质能使湿润的淀 粉碘化钾试纸变蓝，D正确。
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括11个小题，每小题只有一个选项符合题意）
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1. 《天工开物》中记载：“凡治地生物，用锄、镈之属，熟铁锻 成，熔化生铁淋口，入水淬健，即成刚劲。每锹、锄重一斤者，淋生 铁三钱为率。少则不坚，多则过刚而折。”下列说法错误的是 （　　）
A. 熟铁是含碳的铁合金
B. 熟铁的硬度比生铁低
C. 生铁质地较硬但是韧性较差
D. 生铁的熔点比熟铁的高
√
解析：生铁含碳量较高，熟铁含碳量较低，生铁的熔点比熟铁的低，D错误。
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2. （2025·浙江舟山联考）2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计 取材于青铜器和玉器上的纹样，青铜是铜和锡的合金。关于青铜的说 法正确的是（　　）
A. 在潮湿空气中，青铜会生成铜绿
B. 青铜的硬度比纯铜的小
C. 青铜是一种合金，属于纯净物
D. 青铜的熔点比纯铜的高
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解析：在潮湿空气中，铜和氧气、二氧化碳、水蒸气反应生成碱式碳酸铜（俗称铜绿），故A正确；合金的硬度一般比其组分都大，故青铜的硬度比纯铜的大，故B错误；青铜是一种合金，是铜、锡的混合物，故C错误；合金的熔点比其成分金属的都低，青铜的熔点比纯铜的低，故D错误。
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3. 储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法，错误的是 （　　）
A. 储氢合金是一类能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料
B. 储氢合金吸收H2的过程属于物理变化
C. 储氢合金NaAlH4中氢元素的化合价为－1
D. 具有实用价值的储氢合金在室温下吸、放氢的速率快
解析：氢气在储存过程中与金属反应生成其他物质，是化学变化，B错误。
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4. （2025·浙江温州期末）下列冶炼金属的原理正确的是（　　）
A. 工业上电解熔融AlCl3制备金属Al
B. Na加入TiCl4溶液制备金属Ti
C. 加热分解HgO制备金属Hg
D. 电解NaCl溶液制备金属钠
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解析：氯化铝是共价化合物，工业上电解熔融Al2O3制备金属Al， A错误；高温下，Na与熔融TiCl4反应制备金属Ti，B错误；对一些不 活泼金属，可以直接用加热分解的方法将它们从其化合物中还原出 来，故加热分解HgO制备金属Hg，C正确；制备金属钠是通过电解熔 融NaCl实现的，D错误。
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5. 下列铜及其化合物性质与用途具有对应关系的是（　　 ）
A. 铜单质具有延展性，可用作传输电流
B. Cu2O的熔、沸点较高，可用作催化反应
C. Cu（OH）2具有氧化性，可用作检验醛基
D. CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒
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解析：铜单质具有导电性，可用作传输电流，A不符合题意； Cu2O的熔、沸点较高与其作催化剂无因果关系，B不符合题意；已知 反应RCHO＋2Cu（OH）2＋NaOH Cu2O↓＋RCOONa＋3H2O，反 应中Cu（OH）2作氧化剂，具有氧化性，可用作检验醛基，C符合题 意；CuSO4能使蛋白质变性，但CuSO4不可用于饮用水消毒，只能用 于环境消毒，D不符合题意。
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6. 合理、高效地开发、利用金属矿物，将其中的金属从其化合物中 还原出来，用于生成各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶 炼。下列有关金属的冶炼的说法不正确的是（　　）
A. 电解熔融NaCl制取金属钠的反应中，钠元素被还原，氯元素被氧化
B. 古法炼铜“曾青得铁则化为铜”的反应中，利用的是置换反应的 原理
C. 用铝热法原理炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被Al还原成Fe，转移9 mol e－
D. 高炉炼铁的主要反应是用CO还原Fe2O3进行炼铁
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解析：在铝热反应炼铁过程中，1 mol Fe3O4被Al还原生成Fe，
Fe元素化合价从＋2、＋3价降低为0价，
转移电子的物质的量为1 mol×2＋2 mol×3＝8 mol，C错误。
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7. （2025·浙江模拟）用黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含少量SiO2） 冶炼铜的一种工艺流程如图所示：
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B. 滤液1在空气中加热蒸干灼烧后，可得Fe2O3
C. “二次浸取”后滤渣中的混合物可用热的NaOH溶液分离
D. “调节pH”中每生成1 mol Cu，转移1 mol电子
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8. （2025·浙江杭州联考）钛合金广泛应用于航空航海领域。钛铁矿 （其中Ti为＋4价）在高温下经氯化得到四氯化钛，再制取金属钛的 流程如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 钛合金比纯钛熔点高
B. 氯化过程中FeCl3既是氧化产物又是还原产物
C. 制取金属钛时，可用CO2替代Ar以隔绝空气
D. 若制取1 mol金属钛，则氯化过程中转移电子的物质的量至少为4 mol
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根据氯化过程中发生反应的化学方程式和得失电子守恒及原子守恒， 可得关系式：TiCl4～7e－～Ti，若制取1 mol金属钛，氯化过程中转移 电子的物质的量至少为7 mol，D错误。
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A. 高温时稳定性：Cu2O＜CuO
B. 样品与酸反应中Cu2O既是氧化剂又是还原剂
C. 如果溶液中出现蓝色，说明CuO已分解
D. 若有14.4 g Cu2O参加反应，则转移电子数为0.2NA
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10. 探究铜单质及其化合物的性质，下列实验操作和现象能得出相应 结论的是（　　）
选项 实验操作和现象 结论
A 将2 mL 0.5 mol·L－1的CuCl2 溶液加热后置于冷水中，溶液黄色变为蓝色
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B 向2 mL 2％CuSO4溶液中加入几滴1％NaOH溶液，振荡后加入几滴有机物X溶液，加热未出现砖红色沉淀 X不可能是含有醛基的有机化合 物
C 常温下，铜与浓硝酸反应后溶液呈绿色，加热后，溶液绿色消失 加热条件下，铜与绿色物质发生 化学反应
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D 在5 mL 0.1 mol·L－1CuSO4溶液中，逐滴加入30 mL 0.10 mol·L－1氨水溶液，再滴加少量Na2S溶液，先产生蓝色沉淀，后出现深蓝色，最后为黑色沉淀 Cu（OH）2转化为[Cu（NH3）4]2＋，说明[Cu（NH3）4]2＋比 Cu（OH）2更难电离；最后转化 为CuS，能说明Ksp（CuS）小于 Ksp[Cu（OH）2]
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D项，CuSO4溶液中，逐滴加入氨水，当氨水少量时反应生成氢氧化 铜蓝色沉淀，继续滴加氨水，Cu（OH）2转化为[Cu（NH3）4]2＋， 溶液呈深蓝色，说明[Cu（NH3）4]2＋比Cu（OH）2更难电离，再滴 加少量Na2S溶液，生成黑色的CuS沉淀，通过现象可说明Ksp（CuS） 小于Ksp[Cu（OH）2]，正确。
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11. 镓及其化合物可用于制取第三代半导体材料。Ga与Al同主族，化 学性质相似。从某金属废渣（主要含Ga2O3、Fe2O3）中提取镓并制 备GaN的工艺流程如下：
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B. 滤渣的主要成分为Fe（OH）3
C. “电解”中金属Ga在阴极析出
D. 制备GaN的反应中，NH3作氧化剂
下列说法错误的是（　　）
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二、非选择题（本题包括2个小题）
12. （2025·浙江强基联盟联考）以黄铜矿（主要成分为CuFeS2，含 少量SiO2）为原料，相关转化关系如下。
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②Cu2（OH）3Cl具有类似铁锈的疏松结构。
（1）固体A的化学式为 ；SOCl2的中心 原子的价层电子对数为 。
FeSiO3（或xFeO·ySiO2）　
4　
已知：①反应1中铁元素的化合价不变，固体A为单一化合物；
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（2）下列说法不正确的是 （填字母）。
A. CuCl不溶于水，但溶于稀硝酸
B. Cu在该环境下锈蚀后，铜锈层可隔绝空气，减缓生锈速度
C. 气体B具有还原性，故能使品红溶液褪色
D. SOCl2与MgCl2·6H2O混合共热可制得无水MgCl2
BC　
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解析：CuCl不溶于水，但能与稀硝酸发生氧化还原反应，故能溶于 稀硝酸，A正确；Cu在该环境下生锈后，铜锈为多孔结构，不能隔绝 空气，故不能减缓生锈速度，B错误；气体B为二氧化硫，具有漂白 性，能使品红溶液褪色，C错误；SOCl2与MgCl2·6H2O混合共热可制 得无水MgCl2、HCl和SO2，D正确。
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＋2HCl　
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解析：卤代烃需要先在碱性条件下水解，再用硝酸调至溶液呈酸性后 再加硝酸银溶液，观察沉淀颜色，故实验方案为取少量CH3CH2Cl与 NaOH溶液共热至溶液不再分层，加稀硝酸酸化至溶液呈酸性，再加 入硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则证明CH3CH2Cl中含有氯元素。
取少量CH3CH2Cl与NaOH
溶液共热至溶液不再分层，加稀硝酸酸化至溶液呈酸性，再加入硝酸
银溶液，若产生白色沉淀，则证明CH3CH2Cl中含有氯元素　
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13. 铜及其化合物在生产、生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见 化合价有＋1、＋2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。
回答下列问题：
解析：该反应中铜由＋1价降为0价，氧由0价降为－2价，得到电子，被还原。
铜、氧　
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防止H2O2
分解 　
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