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2027届高考化学第一轮复习
第一章 金属及其化合物
第4讲 金属材料 金属矿物的开发利用
第2课时 金属冶炼、铜及其化合物
一、金属材料
1.金属材料分类
(1)黑色金属材料: 以及它们的合金。
(2)有色金属材料:除黑色金属以外的其他金属材料及其合金。
2.合金
(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有
特性的物质。
(2)性能。
①熔点:一般比它的各成分金属的 。
②硬度和强度:一般比它的各成分金属的 。
铁、铬、锰
金属
低
大
整合必备知识
(3)几种常见的合金。
①用量最大、用途最广的合金——钢。
②性能优异、使用广泛的合金——铝合金。
合金 主要 元素 性能特点 用途
铝锰 合金 Al、Mn 强度高,焊接性能良好,耐腐蚀性较好 机械零件、焊接材料以及管道的制造
铝铜 合金 Al、Cu 强度高,导电性能好,良好的加工性能 高导电性能的连接件、导线
铝镁 合金 Al、Mg 抗腐蚀性能好、良好的焊接性能、抗疲劳性能好 飞机、汽车、火车等交通工具、电子产品外壳等
铝锌 合金 Al、Zn 抗腐蚀性能好、强度较高、耐磨性能好 汽车零件、建筑结构高强度零部件
整合必备知识
(3)几种常见的合金。
③我国使用最早的合金——铜合金。
青铜(主要含Cu、Sn、Pb)是我国使用最早的合金,常见的还有黄铜(主要含Cu、Zn)和白铜(主要含Cu、Ni)。
④性能各异的合金——新型合金。
具备特殊性能、特种场合的合金,主要有储氢合金、钛合金、形状记忆合金、耐热合金等。
整合必备知识
(3)几种常见的合金。
［例题］ 下列说法错误的是( )
D
A.(2024·广东卷)机械表中由钼、钴、镍、铬等元素组成的发条，其材质属
于合金
B.(2024·广东茂名二模)广东茂名博物馆中的藏品战国青铜蟠虺纹敦，其材
质属于合金
C.(2023·广东卷)中国古乐器曾侯乙青铜编钟，其材质属于合金
D.(2024·广东佛山二模)四大发明推动了人类社会的进步和发展，与之相关
的用品瓷蒺藜火球材质属于合金
1.文物见证历史，化学创造文明。下列文物据其主要成分不能与其他三项
归为一类的是( )
D
A.(2024· 黑吉辽卷)金代六曲葵花鎏金银盏
B.(2024·河北卷)战国宫门青铜铺首
C.(2023·山东卷)齐国刀币
D.(2023·湖南卷)铜官窑彩瓷
2.(2024·甘肃卷，1)下列成语涉及金属材料的是( )
C
A.洛阳纸贵 B.聚沙成塔 C.金戈铁马 D.甘之若饴
二、金属矿物的开发利用
1.金属在自然界中的存在形式
正
整合必备知识
2.金属冶炼
(1)实质:利用还原剂把金属从 还原为 的过程,即
Mn++ne- M。
化合态
游离态
(2)一般工艺。
3.金属冶炼的一般方法
(1)热分解法：2HgO 2Hg+O2↑；2Ag2O 4Ag+O2↑。
(2)热还原法：Fe2O3+3CO (高炉炼铁)；WO3+3H2
；Fe2O3+2Al 。
(3)电解法：2Al2O3(熔融) ；MgCl2(熔融) ______
；2NaCl(熔融) 。
2Fe+3CO2
W+3H2O
2Fe+Al2O3
4Al+3O2↑
Mg+
Cl2↑
2Na+Cl2↑
整合必备知识
【误区警示】工业上制备钾，实际并非用电解法？是什么方法，请回顾!
人教版【铝热反应实验补充】
装置 图 _______________________________________________________
反应 现象 剧烈反应，放出大量热，有熔融物落入沙子
应用 (1)冶炼、、W等难熔金属，如 ；
(2)焊接铁轨
注意 不能利用铝热反应冶炼活动性比铝强的金属，如铝与氧化镁高温下
不反应
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
【误区警示】铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
铝热反应也可以置换出某些非金属，例如Si、B等高熔点共价晶体非金属 单质
1.化学与人类社会可持续发展息息相关。下列说法正确的是( )
A
A.(2024·浙江6月选考)部分金属可在高温下用焦炭、一氧化碳、氢气等还
原金属矿物得到
B.(2024·湖南卷)《天工开物》记载用炉甘石 火法炼锌：
C.(2023·辽宁卷)冶炼镁：
D.(2022·湖南卷)《神农本草经》中记载的“石胆能化铁为铜”属于物理变化
1．铜单质
(1)物理性质：________色固体，具有导电性、导热性和延展性。
紫红
面心立方
常见的Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt等这种堆积
①生成铜绿的化学方程式：__________________________________(______固体)。
②Cu和Cl2、S反应的化学方程式：___________________。
③与浓硫酸共热的化学方程式：_________________________________________。
④与稀硝酸反应的离子方程式：_________________________________________。
⑤与浓硝酸反应的离子方程式：________________________________________。
⑥与AgNO3、FeCl3溶液反应的离子方程式：__________________________。
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
绿色
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
（2）化学性质
⑦用H2O2与稀H2SO4溶解铜 (写离子方程式)。
Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O
价电子为：3d104s1
整合必备知识
三、铜及其化合物
Cu＋2Ag+=Cu2+＋2Ag
实验室如何除去氮气中的氧气
常用灼热的铜粉除去N2中的O2
2.氧化铜和氧化亚铜
黑色
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
【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
【误区警示】铜通常+2价稳定，高温固态是+1价稳定，另外，注意铜也有+3价的存在（强氧化性）
3.氢氧化铜
(1)物理性质：不溶于水的蓝色固体。
(2)化学性质及应用
反应①的化学方程式：_______________________________。
反应②的离子方程式：__________________________________。
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　
4．铜盐
(1)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]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
_________________________________________________。
(2)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)。
(3)铜盐的毒性：Cu2＋是一种重金属离子，能使蛋白质失去生理活性，因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用于作物的病害防治。
蓝矾
胆矾
蓝
CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O
Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2N
Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
一、合金的性能及用途
1.(2025·汕头一调)下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是
A.生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件
B.钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用作快中子反应堆的热交换剂
C.镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等
D.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件
√
提升关键能力
二、铜的冶炼
2.(2025·深圳龙岗区一模)用含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)冶炼铜的工艺流程如下：
已知：CuFeS2+3CuCl2===
4CuCl+FeCl2+2S。
(1)浸取时，若改用FeCl3溶液，
也能生成CuCl和S，该反应的化学方程式为　　 　 　　。
CuFeS2+3FeCl3===CuCl+4FeCl2+2S
(2)若过滤1所得滤液中只含FeCl2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为　　 　。
Fe2O3
(3)调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是　 　(填离子符号)。
Cu2+
(4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有　　　　　　(填化学式)，为保持流程持续循环，每生成1 mol Cu，理论上需补充CuCl2的物质的量为　　　　。
HCl和CuCl2
0.5 mol
(5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变
为铜，化学方程式为6CuFeS2+13O2 3Cu2S+2Fe3O4+9SO2，Cu2S+O2
2Cu+SO2，此工艺与前一工艺相比主要缺点有___________________
　　　　 。
体SO2(或能耗高等)(答案合理即可)
会产生污染环境的气
【补充】铜的冶炼“四方法”
(1)火法炼铜(还原法炼铜) 。
粗铜中铜的含量为，主要含有、、、 等杂质，
粗铜通过电解精炼可得到纯度达 的铜。
(2)湿法炼铜： 。
(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧
气氧化硫化铜矿石，然后将不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
(4)电解法精炼铜（选必一讲过的）
1.(2020·全国卷Ⅲ，7)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
√
练真题 明考向
2．(2023·上海卷)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
√
3．(2024·山东卷改编)钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是 (　　)
A．试管甲中新生成的沉淀为金属Cu
B．试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C．试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成蓝色配合物
D．上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物
实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3 mol·L－1 HNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6 mol·L－1氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色
A
练真题 明考向
4．(2024·福建卷)用CuCl探究Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)性质，实验步骤及观察到的现象如下：
该过程中可能涉及的反应有：
①CuCl＋2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O
②2[Cu(NH3)2]＋===[Cu(NH3)4]2＋＋Cu↓
③[Cu(NH3)4]2＋＋Cu===2[Cu(NH3)2]＋
④4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O
下列说法错误的是 (　　)
A．与Cu2＋的配位能力：NH3＜OH－ B．[Cu(NH3)2]＋(aq)无色
C．氧化性：[Cu(NH3)2]＋＜[Cu(NH3)4]2＋ D．探究过程未发生反应②
A
5.(2020·山东，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是
A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2O
B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
√
【补充】6.(2022·海南卷)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料,某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。
回答问题:
(1)步骤①的目的是　　　　　　　　　。
(2)步骤②中,若仅用浓H2SO4溶解固体B,将生成　　　　(填
化学式)污染环境。
除原料表面的油污
SO2
(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,反应的化学方程式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
(4)经步骤④得到的胆矾,不能用水洗涤的主要原因是　　　　　　　　　　　　。
(5)实验证明,滤液D能将I-氧化为I2。
ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2,理由是
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
ⅱ.乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,写出乙同学的实验方案及结果
　 　　　　　　　　　　　　　　 (不要求写具体操作过程)。
Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O
胆矾晶体易溶于水
溶液C经步骤③加热浓缩后双氧水已完全分解
取滤液D,向其中加入适量硫化钠,使铜离子恰好完全沉淀,再加入I-,不能被氧化,
故是Cu2+将I-氧化为I2
类型一　钴(Co)、镍(Ni)及其化合物
1.[2023·广东，18(1)(3)(4)②(5)①]Ni、Co均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中，利用氨浸工艺可提取Ni、Co，并获得高附加值化工产品。工艺流程如右：
已知：氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3
和(NH4)2CO3配制。
回答下列问题：
(1)活性MgO可与水反应，化学方程式为　　 　。
(3)“氨浸”时，由Co(OH)3转化为[Co(NH3)6]2+的离子方程式为_ _______
______________________________________________________________________________ 。
MgO+H2O===Mg(OH)2
+12NH3·H2O+S===2[Co(NH3)6]2+
+S+13H2O+4OH-或
2Co(OH)3+8NH3·H2O+4N+S===2[Co(NH3)6]2++S+13H2O
2Co(OH)3
(4)(NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰。
②(NH4)2CO3提高了Ni、Co的浸取速率，其原因是____________________
________________________________
　　 　　。
氢氧化物的包裹，增加了滤泥与氨性溶液的接触面积
减少胶状物质对镍钴
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为　 　。
HCl
2.(2024·广州一模)对废旧锂离子电池正极材料(主要成分为LiCoO2，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni等元素)进行回收可有效利用金属资源，一种回收利用工艺流程如右：
已知：常温下，丁二酮肟是白色晶体，不溶于水，可溶于乙醇等有机溶剂。
回答下列问题：
(1)“酸浸还原”中LiCoO2转化为Co2+，氧化产物是，该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为　　　。
8∶1
(2)滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3
和MnO2，Mn2+转化为MnO2的离子方程式
是_________________　　　　 　　。
(3)“转化”中由Co2+转化为[Co(NH3)6]3+的离子方程式为______
===MnO2↓+2H++Cl-
Mn2++ClO-+ H2O
　　　 　。
20NH3·H2O+O2+4N===4[Co(NH3)6]3++22H2O
4Co2++
(4)“沉镍”中丁二酮肟与[Ni(NH3)6]2+反应生成丁二酮肟镍的过程可表示为
从滤渣3中分离出丁二酮肟固体的方法是　　 　 　　　　。
加入盐酸，充分反应后过滤
(5)“锂钴分离”可产生能重复利用的物质是　　　。
氨水

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