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第12讲　金属材料　金属矿物的开发利用
复习目标
1. 了解合金的概念及金属材料的重要应用。
2. 了解铜、镁、铝等金属的冶炼方法，明确单质及其重要化合物的性质、用途。
3. 能说明常见金属元素及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。
考点1　合金　金属冶炼
1. 合金
（1）合金的概念及理解
概念 合金是指两种或两种以上的金属（或 ）熔合 而成的具有 的物质
性能
金属与非金属　
金属特性　
注意 ①合金的组成元素不但有金属还有非金属。
②合金属于混合物。
③金属材料包括金属单质及合金；通常分为黑色金属材料（包 括铁、锰、铬及它们的合金）和有色金属材料（除黑色金属材 料以外的）
（2）三种常见的合金
（3）常见新型合金
【理解应用】
①不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是 和 。 用不锈钢刀具剁排骨，利用的是合金制品硬度 （填“大”或 “小”）的性质。
②镁合金用于制造飞机部件，利用的是 等合金特点。
③黄铜和金的颜色均为黄色，前者 （填“属于”或“不属于”） 合金。鉴别二者的方法有： （至少写两种）等。
铬　
镍　
大　
密度小、强度大　
属于　
测密度；观察是否溶于稀硝酸；测硬度　
②③④⑤　
⑤使用氯气消毒自来水会产生余氯，水质检验员检测自来水中余氯含量
提示：科技考古研究人员在工作中可以利用14C衰变测定装置，对文物进行 年代测定和研究，①错误。其他均正确。
化合　
游离　
（2）金属冶炼的方法
冶炼方法
冶炼反应实例
【理解应用】
金属元素的原子结构决定了金属元素的性质、在自然界中的存在形式及冶 炼方法。金属的冶炼一般有下列方法：
a.焦炭法
b.水煤气（氢气和一氧化碳）法
c.活泼金属置换法
d.电解法
请从上述四种方法中选择相应的字母填入下表中：
高炉炼铁 湿法炼铜 铝热法炼铁
答案：a　c　c
易错辨析
×
×
√
√
×
考向1　合金的性能及应用
1. 下列有关合金性质的说法正确的是（　　）
A. 硬铝的强度比纯铝小但耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等
B. 地铁列车中使用的不锈钢是一种常见的碳素钢
C. 储氢合金可有效解决氢能源的安全存储和运输等问题
D. 铁在地壳中的含量比铜丰富，所以人类发展经历了从石器时代到铁器 时代，再到青铜器时代
√
解析： 　硬铝属于合金，其强度比纯铝大，且耐腐蚀，可用于制造宇宙 飞船等，A不正确；地铁列车中使用的材料主要是不锈钢，不锈钢属于合 金钢，B不正确；储氢合金能与氢气反应生成金属氢化物，从而有效解决 氢能源的安全存储和运输等问题，C正确；铁在地壳中的含量比铜高，但 铁比铜活泼，所以人类发展经历了从石器时代到青铜器时代，再到铁器时 代，D不正确。
2. 下列说法错误的是 （填字母）。
A. （2025·浙江舟山期末）储存和释放氢气用的储氢合金是金属材料，储 氢后氢以化合态存在
B. （2025·三门峡期中）部分手机后盖采用“锦纤”材质与合金完美契 合，其中合金属于金属材料
C. （2025·武汉武昌区期末）因为合金在潮湿的空气中易形成原电池，所 以合金耐腐蚀性都较差
D. （2025·黑龙江哈尔滨九中月考）不锈钢中添加镍（Ni）和铬（Cr）等 元素，不含非金属元素
CDG　
E. （2025·黑龙江齐齐哈尔期末）航天器天线使用镍钛记忆合金，记忆合 金属于金属材料
F. （2025·湖北腾云联盟联考）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”
G. （2025·哈尔滨三中调研）用黄铜片刻画纯铜片，纯铜片上有划痕，可 推测纯铜的硬度大于黄铜
H. （2025·长沙一中入学考）神舟飞船的轨道舱壳体采用的铝合金具有密 度小、抗腐蚀能力强等特性
解析：合金在潮湿的空气中易形成原电池，但合金的耐腐蚀性不一定差， 例如不锈钢的耐腐蚀性强，C错误；不锈钢中添加镍（Ni）和铬（Cr）等 元素，还含有碳元素，D错误；用黄铜片刻画纯铜片，纯铜片上有划痕， 可推测纯铜的硬度小于黄铜，G错误。
考向2　金属的冶炼
3. 下列常见金属的冶炼原理不正确的是（　　）
C. 铝热法炼锰：3MnO2＋4Al 3Mn＋2Al2O3
D. 电解法炼铝：2AlCl3（熔融） 2Al＋3Cl2↑
√
解析： 　汞（Hg）不活泼，直接加热氧化物分解即可，A正确；Fe的金 属活动性比Cu强，可将Cu从其盐溶液中置换出来，B正确；Al的还原性大 于Mn，可利用铝热反应将Mn从其氧化物中还原出来，C正确；AlCl3为共 价化合物，熔融态不导电，工业电解熔融态Al2O3（加冰晶石）制备铝，D 错误。
4. 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 汞 化合态 汞的金属性弱，用加热HgO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
√
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。
考点2　镁、铝及其化合物
一、镁及其化合物
1. 海水提镁
提取
流程
主要化 学反应
Mg（OH）2＋Ca2＋
MgCl2（熔
融）　 Mg＋Cl2↑　
2. 镁单质的性质
（1）物理性质
镁是银白色、有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低，有延展性，是电 和热的良导体。
（2）化学性质
反应物质 反应方程式（或离子方程式）
与氧气反应 （发出耀眼强光，生成白色 物质，可制作信号弹或焰火）
与氮气反应 （在空气中燃烧得到MgO和 Mg3N2的混合物）
与盐酸（或硫 酸）反应
2Mg＋O2　 2MgO　
3Mg＋N2　 Mg3N2　
反应物质 反应方程式（或离子方程式）
与二氧化碳反应 。（镁着火不能用CO2 灭火）
与盐（硫酸铜） 溶液反应
与沸水反应
2Mg＋CO2　 2MgO＋C　
3. 镁的重要化合物
（3）镁合金可用于制造火箭、导弹或飞机的部件等。
难　
碱性　
难　
【理解应用】
①Mg具有强还原性，通过电解熔融氯化镁的方法制备镁单质，不选用氧化 镁的原因是 　　。
②Mg在空气中燃烧，生成的化合物有 　　（填名称），镁着火不可以用干 冰灭火器灭火，镁粉不能在氮气中冷却。
答案：①氧化镁的熔点较高，耗能高　②氧化镁、氮化镁　③Mg（OH）2　 Mg（OH）2＋CO2↑
二、铝及其化合物
1. 铝元素的认识
（1）物理性质：铝是银白色的固体，密度较小，质地柔软，有延展性， 是电和热的良导体。
（2）化学性质
2. 铝单质的性质
①
②
2Al＋3Cl2　 2AlCl3　
写出图中有关反应的化学方程式：
④
⑤ （铝热反应）
2Al＋Fe2O3　 Al2O3＋2Fe　
（3）制备和用途
铝的
冶炼 电解熔融Al2O3：
铝的
用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等
2Al2O3（熔融）　 4Al＋3O2↑　
3. 铝的重要化合物
（1）两性化合物——氧化铝和氢氧化铝（写离子方程式）
名称 氧化铝（Al2O3） 氢氧化铝[Al（OH）3]
物理性质 白色固体，熔点很高 白色胶状物质，难溶于水
化学
性质 与酸
反应
与碱
反应
3H2O　
（OH）4]－　
名称 氧化铝（Al2O3） 氢氧化铝[Al（OH）3]
化学性 质 加热 —
主要用途 用作耐火材料；冶炼 铝的原料 制药；Al（OH）3胶体用于净水
（2）Al（OH）3的制备（填写离子方程式）
2[Al（OH）4]－＋
Al3＋＋3[Al（OH）
（3）常见的铝盐——明矾
①明矾的化学式为 ，属于复盐。
KAl（SO4）2·12H2O　
Al（OH）3　
4. 铝矿石提铝
碱溶法
酸溶法
说明 铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3、MgO和 SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物（与碱 反应），Fe2O3、MgO是碱性氧化物（与酸反应），因而可 设计出两种提纯Al2O3的方案
【理解应用】
电解时加入冰晶石的目的是 。
（OH）4]＋3H2↑
生成的Al（OH）3具有两性，
可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2形成的碳酸酸性较弱，且生成副产物
NaHCO3，用途广泛，经济效益好
氯化铝是共价化合
物，熔融氯化铝以分子的形式存在
降低Al2O3熔化的温度
易错辨析
×
×
×
×
×
√
考向1　镁铝及其化合物
1. 下列关于铝及其化合物的叙述中，正确的是 （填字母）。
A. 铝的化学性质很活泼，但在空气中不易锈蚀
B. 将铝箔表面打磨后，立即放在酒精灯上加热，有熔融的铝液滴下
C. 相同质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的量相同
D. 铝能与氧化镁在高温下发生铝热反应制备金属镁
ACFG　
E. 用明矾[KAl（SO4）2·12H2O]处理污水，利用了氧化还原反应
F. （2023·山东高考）实验室配制AlCl3溶液时应加入适量稀盐酸
G. 向某无色溶液中加入NaOH溶液后，出现白色沉淀，继续滴加后，沉淀 消失，说明该无色溶液中含有Al3＋
H. （2023·湖南高考）取一定体积浓度均为0.1 mol·L－1的NaOH溶液 和Al2（SO4）3溶液进行反应，改变两种试剂的滴加顺序，反应现象没 有明显差别
2. 下列关于镁及其镁的化合物的说法，正确的有 （填字母）。
A. 镁能与NaOH溶液反应生成Mg（OH）2沉淀
B. 镁条燃烧引起的火灾可以用干冰灭火器灭火
C. （2024·甘肃高考）氯化镁溶液中滴入氢氧化钠溶液，生成沉淀，说明 氢氧化钠的碱性比氢氧化镁强
D. 镁在CO2的气氛中热还原TiCl4制钛
E. 镁能在N2中燃烧，且生成MgN
F. （经典高考）用石灰沉淀富镁海水中的Mg2＋，生成碳酸镁
G. 将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色 颗粒产生
GH　
H. 氮化镁需要密封保存，与水反应可产生氨气
考向2　与镁铝相关的工艺流程
3. （2026·湖南祁阳一中月考）以川西铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、 SiO2等）为原料冶炼Al的工业生产流程如图，关于该流程的下列说法不正 确的是（　　）
A. 溶液A主要成分为氯化铝、氯化铁、盐酸
D. 生产过程中，可以循环使用的物质有CO2、CaO、NaOH
√
解析： 　由工艺流程可知，铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2等） 与过量的盐酸反应得沉淀B和溶液A，则沉淀B为SiO2，过滤得溶液A含有 氯化铝、氯化铁、盐酸等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀D为氢氧 化铁，过滤得溶液C含有四羟基合铝酸钠、氯化钠，所以向溶液C中通入二 氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与溶液E，溶液E为碳酸氢钠或碳酸钠溶液，过 滤后向E溶液中加入氧化钙得到的沉淀G为碳酸钙，同时得到氢氧化钠溶 液，氢氧化钠溶液可以循环利用，碳酸钙煅烧分解得氧化钙和二氧化碳都 可以循环利用，Al（OH）3灼烧得氧化铝，电解熔融的氧化铝可得铝。
4. 海水中提取镁的工艺流程如图所示：
（1）该工艺流程中属于分解反应的有 个，请写出其中属于氧化还原 反应的化学方程式 。
3　
MgCl2（熔融）　 Mg＋Cl2↑
抑制
MgCl2的水解反应
8×105　
是　
（4）某实验小组对MgCl2·6H2O进行热重曲线分析，结果如图所示。
①181 ℃时固体产物的化学式为 。
②写出在300 ℃时生成固体产物（一种含镁的碱式盐）的化学方程 式 。
MgCl2·2H2O
MgCl2·H2O　 Mg（OH）Cl＋HCl↑
考点3　铜、锰、铬等过渡金属
1. 铜及其化合物
（1）铜单质
①物理性质： 色固体，具有导电性、导热性和延展性。
②化学性质
紫红　
反应物 化学方程式（请补充填写完整）
非金属 单质 O2 常温下潮湿的空气中： （碱式碳酸铜，绿色）
Cl2 （棕黄色烟）
（OH）2CO3　
反应物 化学方程式（请补充填写完整）
氧化
性酸 浓硫酸
浓硝酸
稀硝酸
4H2O　
反应物 化学方程式（请补充填写完整）
盐 AgNO3 溶液
FeCl3
溶液
（2）氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜（CuO） 氧化亚铜（Cu2O）
颜色
与酸反应
（H＋）
与H2反应
转化关系 4CuO 2Cu2O＋O2↑
黑色　
砖红色　
H2O　
H2O　
①物理性质：蓝色不溶于水的固体。
②化学性质及应用
反应Ⅰ的化学方程式： 。
反应Ⅱ的离子方程式： 。
（3）氢氧化铜
（4）常见铜盐及应用
碱式碳酸铜
[Cu2（OH） 2CO3] 碱式碳酸铜是铜绿的成分，是铜在潮湿的空气中被锈蚀的 结果，其受热分解的化学方程式为
硫酸铜 ①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称 或 。
②无水CuSO4为白色粉末，遇水变 色（生成 CuSO4·5H2O）
应用
2CuO＋CO2↑＋H2O　
蓝矾　
胆矾　
蓝　
【教材挖掘】
　〔人教必修第一册〕实验室模拟如图所示实验，并回收Cu和综合利用 FeCl3溶液。回答下列问题：
①该流程体现了铜单质的 性（填“还原”或“氧化”）。腐蚀原 理中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
还原　
2∶1　
铁粉或铁　
盐酸　
氯气或
氯水或过氧化氢溶液
2Fe3＋＋2H2O
2. 锰的化合物
（1）二氧化锰（MnO2）——黑色不溶于水
作用 典型反应
催化剂 2KClO3 2KCl＋3O2↑； 2H2O2 2H2O＋O2↑
实验室制Cl2的氧化剂
制干电池的正极材料（作氧 化剂）
MnCl2＋Cl2↑＋
2H2O　
（2）高锰酸钾（KMnO4）——紫黑色固体
①最常用的强氧化剂之一，稀溶液在医药上可作消毒剂。
O2↑　
3. 铬的化合物
2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O　
易错辨析
×
√
√
×
×
考向1　铜及其化合物的性质和应用
1. （2026·宝鸡陈仓区模拟）下列与铜有关的说法正确的是（　　）
A. 火法炼铜，即将黄铜矿（CuFeS2）受热分解以获得铜单质
B. 铜的氧化物有CuO和Cu2O，它们在稀硫酸中反应原理相同
C. 《本草纲目》中载有一药物，名“铜青”，铜青是铜器上的绿色物质， 则铜青就是青铜
D. 《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”，是古代湿法炼铜的方 法，胆矾可作为湿法炼铜的原料
√
2. 如图是铜及部分含铜粒子的“价—荷”图。下列推断不合理的是 （　　）
A. 在酸性环境中，Cu变成a需要加氧化剂
D. 在酸性环境中，Cu2O可以歧化生成a和Cu
√
考向2　与锰、铬有关的工艺流程
3. （2026·山东枣庄八中月考）用铬铁合金（含少量Ni、Co单质）生产硫 酸铬的工艺流程如下：
下列说法错误的是（　　）
A. “浸出”产生的气体含有H2
B. “除杂”的目的是除去Ni、Co元素
C. 流程中不会产生六价铬化合物
D. “滤渣2”的主要成分是Fe2（C2O4）3
√
解析： 　由流程可知，加入稀硫酸溶解，生成气体为氢气，溶液中含Ni2 ＋、Co2＋、Fe2＋、Cr3＋，加入Na2S分离出滤渣1含CoS和NiS，再加入草酸 除铁生成FeC2O4，过滤分离出硫酸铬。四种金属均与稀硫酸反应生成H2， A正确；“除杂”加入Na2S与Ni2＋、Co2＋反应生成CoS和NiS，目的是除去 Ni、Co元素，B正确；流程中未使用强氧化剂，不会产生六价铬化合物， C正确；浸出时铁转化为Fe2＋，在后续流程中Fe2＋未被氧化为Fe3＋，则 “滤渣2”为Fe2＋与草酸反应生成的FeC2O4，D错误。
4. （2026·河北保定模拟）碳酸锰是制造电信器材软磁铁氧体、合成二氧 化锰和制造其它锰盐的原料。制备碳酸锰的一种工艺流程如图所示。
MnCO3产品
回答下列问题：
4∶1　
（2）“预氧化与除铁”最好采用 （填字母）作氧化剂；“铁渣”的 主要成分是 。
a.HClO溶液　　b.MnO2　　c.KMnO4溶液
b　
Fe（OH）3、S　
解析： “预氧化与除铁”最好采用二氧化锰作氧化剂，可以避免 带入新的杂质离子，故选b；据分析，“铁渣”的主要成分是Fe （OH）3、S。
（3）“洗液”可以返回到 步骤进行循环使用。
解析： 用低酸对铁渣进行清洗是清洗铁渣表面的溶液，其成分与预 氧化与除铁步骤中所得滤液的成分相同，所以得到的洗液应返回到预氧化 与除铁步骤循环利用。
（4）“操作”的名称为 。
解析： 沉锰后分离沉淀和溶液的操作为过滤、洗涤、干燥。
预氧化与除铁　
过滤、洗涤、干燥　
（5）在600～700 ℃下，将一定量的MnCO3置于空气中加热至恒重，此时 测得固体的质量残留率为68.7％，则该反应中固体产物的化学式 为 。
解析： 设MnCO3的物质的量为1 mol，则其质量为115 g；其中锰元素 的质量为55 g；加热至恒重，此时测得固体的质量残留率为68.7％，其质 量为115 g×68.7％≈79 g，则氧元素的质量为（79－55）g＝24 g，则锰元 素与氧元素的物质的量之比为2∶3，所以此时固体产物的化学式为 Mn2O3。
Mn2O3　
（OH）2CO3＋CO2↑
过渡金属化学性质的主要特点
1. 多变价
（1）高价态金属通常形成氧化物、含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化 性：如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4、PbO2等，均能将浓盐酸氧化成Cl2。
（2）在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时可能 被氧化：
MnOOH MnO2；Fe（OH）2 Fe2O3； CoC2O4 Co3O4。
（3）低价金属的氢氧化物为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物：如Fe （OH）2、Mn（OH）2、Cr（OH）3、Cu（OH）2等。
（4）低价硫化物通常为有色难溶物：HgS（黑或红）、Ag2S（黑）、FeS （黑）、CuS（黑）、FeS2（金黄）。
工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属生成氢氧化物沉淀或生 成难溶硫化物分离除去。
2. 低价态的离子通常是缺电子体，容易形成配合物
（1）金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2＋（aq，蓝），Fe2 ＋（aq，浅绿）、Fe3＋（aq，黄）、Cr3＋（aq，绿）。
（2）形成配合物的中心离子，如[Cu（NH3）4]2＋、[Ag（NH3）2]＋、[Fe （SCN）6]3－、
[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2＋。
（3）向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨 配合物。
真题演练
1. （2025·湖南高考1题）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材 料属于金属材料的是（　　）
A. 高强韧无磁不锈钢——聚变能实验装置中的低温结构部件
B. 金刚石薄膜——“梦想”号大洋钻探船使用的钻头表面涂层
C. 超细玄武岩纤维——嫦娥六号携带的月面国旗的纺织材料
D. 超细玻璃纤维——国产大飞机中隔音隔热的“飞机棉”
√
解析： 　不锈钢为Fe、C、Cr等的合金，属于金属材料，A项正确；金刚 石是碳的一种单质，属于无机非金属材料，B项错误；玄武岩纤维的主要 成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，不属于金属材料，C项错误； 玻璃纤维主要由二氧化硅和其他氧化物组成，属于无机非金属材料，D项 错误。
2. 化学与人类生活密切相关。下列叙述不正确的是（　　）
A. （2025·新课标卷）硫酸铜具有杀菌作用，可用作饮用水消毒剂
B. （2025·广东高考）利用MoS2成功为金属材料“重塑金身”，MoS2中 Mo的化合价为＋4
C. （2025·广东高考）使用MgCl2溶液点卤制豆腐，因为MgCl2能使蛋白质 盐析
D. （2025·浙江1月选考）硬铝密度小、强度高、抗腐蚀能力强，可用作飞 机材料
√
解析： 　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）。饮用水消毒通常用氯气、臭氧或紫外线， 而不用硫酸铜，A错误；MoS2中S的化合价为－2，总负电荷为－4，Mo的 化合价为＋4，B正确；MgCl2点卤使蛋白质胶体沉降，产生固体，属于蛋 白质的盐析，C正确；硬铝合金具有密度小、强度高的优良特性，其表面 会形成致密的氧化膜，抗腐蚀性强，因此可用作航空材料，D正确。
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。Cu元素在深蓝色溶液中主要以[Cu （NH3）4]2＋形式存在，在蓝色溶液中主要以Cu2＋形式存在，[Cu（NH3） 4]2＋不能电离，故深蓝色溶液中Cu2＋浓度小于蓝色溶液中Cu2＋浓度，B正 确；步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为氢氧化铜，A错误；
4. （2025·甘肃高考11题）处理某酸浸液（主要含Li＋、Fe2＋、Cu2＋、Al3 ＋）的部分流程如下：
下列说法正确的是（　　）
B. “碱浸”过程中NaOH固体加入量越多，Al（OH）3沉淀越完全
C. “氧化”过程中铁元素化合价降低
D. “沉锂”过程利用了Li2CO3的溶解度比Na2CO3小的性质
√
5. （2025·河北高考16题）铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领 域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾，同时回收利用钾资源， 可实现绿色化学的目标。流程如下：
已知：铬铁矿主要成分是
Fe（CrO2）2、Mg（CrO2）2、
Al2O3、SiO2。
回答下列问题：
（1）基态铬原子的价层电子排
布式： 。
3d54s1
解析：流程分析
（1）铬为24号元素，基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1。
解析：在空气中煅烧时，Fe（CrO2）2与过量KOH、空气中的氧气发生反 应，生成K2CrO4，铁元素被氧化为Fe2O3，根据得失电子守恒、原子守恒 配平，可得该反应的化学方程式为4Fe（CrO2）2＋7O2＋ 16KOH 8K2CrO4＋2Fe2O3＋8H2O。
4Fe
（CrO2）2＋7O2＋16KOH　 8K2CrO4＋2Fe2O3＋8H2O
解析：由流程分析可知，滤渣Ⅰ中除了Fe2O3、H2SiO3外，还有MgO和Al （OH）3。
解析：“酸化”过程中通入过量CO2调节pH，使K2CrO4转化为K2Cr2O7，加 压是为了增大CO2的溶解度，从而提高“酸化”的反应速率和K2CrO4的转 化率。
MgO　
Al
（OH）3　
增大CO2的溶解度，保证酸化反应充分
进行
（5）滤液Ⅱ的主要成分： （填化学式）。
解析：由流程分析可知，“酸化”后溶液中主要含有K2Cr2O7和KHCO3， “分离”后得到K2Cr2O7和滤液Ⅱ，故滤液Ⅱ的主要成分为KHCO3。
解析：还原、分离工序中Fe（CO）5作还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还 原为Cr（OH）3，自身转化为Fe（OH）3，根据得失电子守恒、原子守恒 配平，可得该反应的化学方程式。
KHCO3　
K2CrO4　
4H2O　
Fe（OH）3↓　
2KOH　
5　
（7）滤渣Ⅱ可返回 工序。（填工序名称）
煅烧　
解析：滤渣Ⅱ的主要成分为Cr（OH）3和Fe（OH）3，可返回煅烧工序中。
热点题型6　工艺微流程
1. 必备知识
2. 突破方法
（2025·山东高考13题）钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化 物，实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素，流程如下。已 知：Fe2（C2O4）3能溶于水；Ksp（CaC2O4）＝2.3×10－9，Ksp（FeC2O4） ＝3.2×10－7。下列说法错误的是（　　）
A. 试剂X可选用Fe粉
B. 试剂Y可选用盐酸
C. “分离”后Fe元素主要存
在于滤液Ⅱ中
D. “酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会
导致滤渣Ⅱ质量减少
【要点图解】
答案：A
1. （2025·黑吉辽蒙11题）某工厂利用生物质（稻草）从高锰钴矿（含 MnO2、Co3O4和少量Fe2O3）中提取金属元素，流程如图。已知“沉钴”温 度下Ksp（CoS）＝10－20.4，下列说法错误的是（　　）
A. 硫酸用作催化剂和浸取剂
B. 使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C. “浸出”时，3种金属元素均被还原
D. “沉钴”后上层清液中c（Co2＋）·c（S2－）＝10－20.4
√
解析： 流程分析“浸出”
过程中，硫酸可作催化剂
催化稻草中的纤维素水解
生成葡萄糖，还可作浸取
剂与金属氧化物反应得到
含金属离子的溶液，A正确；该流程中所用生物质为稻草，而稻草来源广泛且可再生，B正确；结合“浸出”后的操作及产物可知，“浸出”时MnO2被葡萄糖还原为Mn2＋，Co3O4被还原为Co2＋，Fe2O3转化为Fe3＋，Fe的化合价不变，故Fe未被还原，C错误；“沉钴”后的上层清液为CoS的饱和溶液，存在c（Co2＋）·c（S2－）＝Ksp（CoS）＝10－20.4，D正确。
2. （2026·山东泰安模拟）某种电镀污泥主要含有碲化亚铜（Cu2Te）、三 氧化二铬以及少量的金，用于制取K2Cr2O7、金属铜和粗碲工艺流程如下：
A. “煅烧”时，Cr2O3发生反应的化学方程式是2Cr2O3＋3O2＋ 4Na2CO3 4Na2CrO4＋4CO2
B. 滤液中加入KCl，通过适当的分离操作可得到K2Cr2O7
C. Te在元素周期表中与S同主族，TeO2＋既有氧化性又有还原性
D. “电解”后的溶液可用于“酸浸”
√
3. （2026·湖南岳阳模拟）实验室模拟利用含钴废料（主要成分为Co3O4， 还含有少量的铝箔等杂质）制备碳酸钴的工艺流程如图：
已知：CoCO3、Co（OH）2难溶于水。
下列有关描述错误的是（　　）
B. “操作①”用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
C. “酸溶”反应中H2O2可以换成O2
D. “沉钴”时若Na2CO3浓度太大，可能导致产品不纯
√
课时跟踪检测
1. 下列不属于新型合金材料的是（　　）
A. 储氢合金 B. 形状记忆合金
C. 不锈钢 D. 镍钴耐热合金
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解析： 　新型合金包括储氢合金、钛合金、耐热合金和形状记忆合金。
2. 《史记》中记载：“夏虞之币，金为三品，或黄或白或赤”。这里的 “赤金”是指（　　）
A. 黄金 B. 白银
C. 铜 D. 铁
√
解析： 　古人将金、银、铜、铁分别说成黄金、白金、赤金、黑金，赤 金指铜，选C。
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3. （2025·云南曲靖模拟）下列判断错误的是（　　）
A. 牛虎铜案（战国）的材质是青铜，青铜属于合金
B. “以剂钢为刃，柔铁为茎干”，诗中“剂钢”为铁的合金，其硬度比纯 铁大
C. 金镶红蓝宝石冠（明），镶嵌的红蓝宝石属于金属材料
D. 航天器表面防热材料所用的镍基合金熔点低于镍
√
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解析： 　青铜是铜锡合金，牛虎铜案（战国）的材质是青铜，青铜属于 合金，A正确；合金硬度高于纯金属，“剂钢”为铁合金，描述正确，B正 确；红蓝宝石的主要成分是氧化铝等，属于无机非金属材料，而不是金属 材料，C错误；合金的熔点通常低于其组成金属，因此镍基合金熔点应低 于纯镍，D正确。
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4. 下列冶炼金属的反应原理，不正确的是（　　）
A. 铝热法炼铬：Cr2O3＋2Al Al2O3＋2Cr
B. 火法炼铜：Cu2S＋O2 2Cu＋SO2
C. 电解法制钠：2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑
D. 热分解法制镁：2MgO（熔融） 2Mg＋O2↑
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5. （2025·河北尚义一中月考）镁及其化合物在现代工业、国防建设中有 着广泛的应用。下列说法错误的是（　　）
A. 单质镁在空气中燃烧的主要产物是MgO，还有少量的Mg3N2
B. CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，其中镁的化合价为＋2
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6. 部分含Mg或含Al物质的类别与化合价关系如图所示。下列推断不合理 的是（　　）
A. e可用于制造耐高温材料
B. 可存在a→f→g→e→a的循环转化关系
C. a不能与H2O反应生成d或g
D. 直接加热蒸干c或f溶液无法得到无水氯
化物
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解析： 　由图知，a为Al或Mg，b为MgO，e为Al2O3，c为MgCl2，f 为AlCl3，d为Mg（OH）2，g为Al（OH）3。e是Al2O3可用于制造耐高 温材料，A正确；Al与盐酸反应得到AlCl3，AlCl3与氨水反应得到Al （OH）3，Al（OH）3加热分解得到Al2O3，电解Al2O3得到Al，存在 Al→AlCl3→Al（OH）3→Al2O3→Al的循环转化关系，B正确；Mg能 够在加热条件下与水反应生成Mg（OH）2，C错误；由于MgCl2或 AlCl3均会水解，生成的氯化氢易挥发，直接加热蒸干MgCl2或AlCl3溶 液无法得到无水氯化物，D正确。
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7. 工业上用某种氧化铝矿石（含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流 程如图：
对上述流程的判断正确的是（　　）
A. 反应Ⅱ中用过量的稀硫酸或稀盐酸代替CO2效果更佳
B. 试剂X为氨水，目的是除去矿石中的氧化铁杂质
D. Fe和Al2O3可以组成铝热剂，工业上通过铝热反应制备Al，成本更低
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8. 按要求回答下列问题：
（1）CuSO4既是一种肥料，又是一种普遍应用的杀菌剂。根据物质的分类 方法，CuSO4属于 （填字母）。
a.混合物　　b.酸　　c.盐　　d.弱电解质 e.强电解质　　f.难溶于水的 物质
ce　
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（2）人类最早使用的金属材料的主要成分是铜。下列有关铜元素的说法 中，不正确的是 （填字母）。
A. 青铜、不锈钢、硬铝都是合金
B. 铜表面易形成致密的氧化膜
C. 铜与O2反应生成黑色的CuO
D. CuSO4·5H2O是一种混合物，加热后变为白色固体
解析： 青铜是铜锡合金，不锈钢是铬、镍合金，硬铝是铝、铜、镁 等形成的合金，A正确；铜生成碱式碳酸铜，较为疏松，B错误；铜与O2反 应生成氧化铜，为黑色固体，C正确；CuSO4·5H2O为纯净物，加热后变为 白色的固体CuSO4，D错误。
BD　
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（3）铜与过量H2O2反应的探究如下：
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 。
O2　
增强H2O2的氧化性
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9. 以菱锰矿（主要成分为MnCO3，
含少量的Fe、Ni、Si等元素）为原
料合成碱锰电池材料MnO2的流程
如下。
下列说法错误的是（　　）
A. 为加快酸浸速率可以适当提高H2SO4浓度
B. “氧化”时可以用H2O2代替
C. 已知BaS可溶于水，滤渣3的成分有NiS、BaSO4
√
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解析： 将菱锰矿（主要成分为MnCO3，含少量的Fe、Ni、Si等元素） 粉碎，加入H2SO4进行酸浸，过滤出不溶的滤渣1；往滤液中加入MnO2， 可将Fe2＋氧化为Fe3＋，MnO2被还原为Mn2＋；加入氨水调节pH，Fe3＋转化 为Fe（OH）3沉淀；往滤液中加入BaS，Ni2＋转化为NiS沉淀；往滤液中加 入NH4HCO3，锰元素转化为MnCO3沉淀。再处理MnCO3，最终生成 MnO2。为加快酸浸速率，可以将矿石粉碎、适当升高温度、适当提高 H2SO4浓度等，A正确；“氧化”时，使用MnO2既可以氧化Fe2＋，又可以 提高MnCO3的产率，且过量的H2O2会将后续操作中加入的BaS氧化，所以 不可以用H2O2代替，B错误；
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10. （2025·福建宁德模拟）一种用铬铁矿（主要成分是FeO·Cr2O3， 还含有SiO2、Al2O3等）为原料生产重铬酸钾（K2Cr2O7）的主要工艺 流程如图。
工艺流程中的部分反应如下：
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①焙烧：Cr2O3＋2Na2CO3＋KClO3 2Na2CrO4＋KCl＋2CO2↑
下列有关叙述正确的是（　　）
A. 滤渣1的主要成分为SiO2
B. 中和的目的是除铁和铝
D. “转化”温度下溶解度：Na2Cr2O7＞K2Cr2O7
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解析： 　由流程图和已知信息①可知，铬铁矿粉（主要成分是 FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3等）与Na2CO3、KClO3、NaOH进行焙烧， SiO2转化为Na2SiO3，Al2O3转化为Na[Al（OH）4]，FeO·Cr2O3转化为 Fe2O3和Na2CrO4，加入H2O进行浸取，得到的滤渣1为Fe2O3，A错误；在滤 液中加入H2SO4调节pH＝7～8，Na2SiO3转化为H2SiO3，Na[Al（OH）4]转 化为Al（OH）3沉淀，中和的目的是除硅和铝，B错误；
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11. （2025·河南新乡期中）1825年，奥斯特首先分离出了铝的单质。他首 先用钾汞齐（K·Hg）还原氯化铝（Al2Cl6），然后在低压下加热所得的铝 汞齐（Al·3Hg）使汞气化（在空气中汞不和氧气反应）。回答下列问题：
解析： 铝合金抗腐蚀性强、密度小、硬度大，所以铝合金在生产、 生活中应用广泛。
铝合金抗腐蚀
性强（或密度较小或硬度大等）
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A. 过滤 B. 蒸馏 C. 结晶
（3）地壳中铝的含量在金属元素中最高，但铝大规模的生产和应用在铜 之后，其主要原因是 。
解析： 铝的活泼性比铜强，所以冶炼铝的条件比铜难。
＋6KCl
B　
铝的活泼性比铜强
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解析： Al和烧碱溶液反应生成Na[Al（OH）4]和H2，增大气压，烧 碱能溶解一些油脂、纸屑等废弃物，所以烧碱和铝粉组成的混合物常作下 水道疏通剂。
烧碱和Al
反应生成H2，增大气压，烧碱能溶解一些油脂、纸屑等废弃物
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3NH3↑
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12. （2026·江苏苏州十校联考）KMnO4是常见氧化剂，可由MnO2为原料 进行制取。
3O2↑＋2H2O
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（2）由MnO2为原料进行制取KMnO4的过程如下：
MnO2→制K2MnO4→制KMnO4
①制K2MnO4：将KClO3固体与MnO2和KOH中的一种加入铁坩埚中，加热 至熔融，分批加入另一种固体，充分反应后得到K2MnO4和KCl的混合物。 铁坩埚中起始加入的固体是KClO3和 。
KOH　
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ⅱ.向K2MnO4溶液中通入过量CO2会生成KMnO4和MnO2，写出该反应的离 子方程式： 。
盐酸会将KMnO4（或
K2MnO4）还原，无法制得KMnO4
过滤，将所得滤
液蒸发浓缩至出现晶膜，停止加热，用冰水冷却到0 ℃，过滤，用冰
水洗涤滤渣，将所得滤渣干燥
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K2MnO4溶液、醋酸和冰水发生反应，生成KMnO4、MnO2和醋酸钾， MnO2不溶于水，0 ℃时，CH3COOK的溶解度比较大，KMnO4的溶解度随 温度变化大，故得到KMnO4晶体的方法是：过滤，将所得滤液蒸发浓缩至 出现晶膜，停止加热，用冰水冷却到0 ℃，过滤，用冰水洗涤滤渣，将所 得滤渣干燥。
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