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第36讲　铜及其化合物　金属材料与金属冶炼
复习要求　1.掌握铜及其化合物的主要性质，了解铜及其化合物在生产、生活中的应用；2.知道金属冶炼的原理和方法；3.了解金属材料及合金的性能及应用。
考点一　铜及其化合物
【知识梳理】
1.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
2.铜及其重要化合物的转化关系
小题对点过
(1)完成上图转化关系中的部分方程式或离子方程式。
①潮湿空气中缓慢氧化:_______________________________(绿色固体)。
②FeCl3溶液腐蚀铜:________________。
③Cu与浓硫酸共热:_______________________________。
④用过氧化氢和稀硫酸溶解Cu:_______________________________。
⑤氢氧化铜溶于氨水:_______________________________。
(2)实验室如何除去氮气中的氧气 _______________________________。
(3)设计方案，证明H2还原氧化铜所得的红色固体中含有Cu2O______________________________
________________。
答案　(1)①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
②Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
③Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
④Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O
⑤Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O
(2)常用灼热的铜粉除去N2中的O2
(3)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
【知能通关】
1.下列说法正确的是________。
(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2
(2)将气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气
(3)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化
(4)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中铜不易生锈
(5)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
(6)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈
(7)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，可制得无水CuCl2固体
答案　(2)(4)(6)
2.(2025·河北衡水模拟预测)以含有少量杂质Fe的粗铜为原料，制备蓝矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程如下图所示:
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
答案　A
解析　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，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，则过量氨水会沉淀Cu2＋，或生成[Cu(NH3)4]2＋，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。
3.(2025·吉林长春二模)铜及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题。
(1)纳米铜是性能优异的超导材料，工业上以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉，Cu2S中铜元素的化合价为________。
(2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成________色晶体，俗称________。
(3)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的CuO，化学方程式为________________。
(4)CuCl2常用作媒染剂、杀虫剂等。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M'为________。
(5)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。在高于300 ℃，HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl，其中HCl的作用是________________。
答案　(1)＋1　(2)蓝　胆矾(或蓝矾)
(3)Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O
(4)Fe2＋　(5)用HCl气流带走产生的水蒸气，提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生，防止CuCl被氧化
解析　(1)Cu2S中硫元素为－2价，则铜元素的化合价为＋1。(2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成蓝色硫酸铜晶体，俗称胆矾或蓝矾。(3)碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、水、二氧化碳，化学方程式为Cu2(OH)2C2CuO＋CO2↑＋H2O。(4)Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，铜生成铜离子化合价升高，根据得失电子守恒可知，M生成M'中铁元素化合价降低，故M'为亚铁离子(Fe2＋)。(5)氯化铜加热水解生成氢氧化铜和盐酸，HCl可抑制其水解，CuCl中铜具有还原性，易被空气中氧气氧化，在HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl，其中HCl的作用是用HCl气流带走产生的水蒸气，提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生，防止CuCl被氧化。
考点二　金属材料　合金
【知识梳理】
1.金属材料分类
2.合金
(1)由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)合金具有优良的物理、化学或机械性能；一般来说，合金的硬度大于各成分金属，熔点低于各成分金属。
小题对点过
(1)根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因_______________
________________。
(2)已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金_______________
________________。
答案　(1)纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大
(2)不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金
3.几种常见的合金
(1)
(2)
(3)
小题对点过
下列说法中正确的是________。
(1)铁是人类最早使用的金属，钢铁属于铁碳合金
(2)铝合金的熔点比纯铝的低
(3)黑色金属材料及它们的合金是应用最广泛的金属材料
(4)金属镁有“国防金属”的美誉，也被誉为“21世纪的金属”
答案　(2)(3)
【知能通关】
1.三星堆是中华文明的重要组成部分。下列出土文物属于合金的是(　　)
A.青铜神树 B.丝绸黑炭
C.陶瓷马头 D.雕花象牙
答案　A
解析　青铜是铜锡合金，A符合题意。
2.生活中处处可以用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是(　　)
A.合金通常比组分金属的熔点更高，硬度更小
B.生锈的铁制品回收成本高，属于不可回收垃圾
C.生铁和钢都是铁合金，两者含碳量不同
D.铝的金属活动性比铁强，所以在空气中铝比铁更易腐蚀
答案　C
解析　A.合金通常比组分金属的熔点更低、硬度更大，A错误；B.生锈的铁制品仍可被回收利用，故生锈的铁制品属于可回收垃圾，B错误；C.生铁和钢均为铁合金，生铁的含碳量一般在2%~4.3%，钢的含碳量一般是在0.03%~2%，而生铁的含碳量高于钢，两者含碳量不同，C正确；D.铁与空气中的氧气反应产生氧化物比较疏松，能够吸收空气中的氧气和水，导致其更容易被腐蚀；尽管铝的金属活动性比铁强，但铝与空气中氧气反应产生氧化物薄膜非常致密，对内层金属能够起到保护作用，因此铝制品的抗腐蚀能力比铁强；更耐腐蚀，D错误。
3.下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　)
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
答案　D
解析　储氢材料是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料，镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，是目前解决氢气的储存和运输问题的材料，故A正确；钛合金与人体有很好的相容性，且性质稳定，抗腐蚀性强，所以可用来制造人造骨骼，故B正确。
考点三　金属冶炼
【知识梳理】
1.金属在自然界中的存在
2.金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程，即Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。
3.金属冶炼的方法
小题对点过
(1)补充完整下表中有关金属冶炼的化学方程式:
方法名称 主要反应原理(举例)
热分解法 2HgO_______
2Ag2O_______
热还原法 CO作还原剂 Fe2O3＋3CO_______(高炉炼铁)
H2作还原剂 WO3＋3H2_______
铝热反应 Fe2O3＋2Al_______
电解法 2Al2O3(熔融)_______
MgCl2(熔融)_______
2NaCl(熔融)_______
(2)工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg，而冶炼Al采用的是Al2O3是因为_______________
________________。
答案　(1)2Hg＋O2↑　4Ag＋O2↑　2Fe＋3CO2　W＋3H2O　2Fe＋Al2O3　4Al＋3O2↑　Mg＋Cl2↑　2Na＋Cl2↑
(2)MgCl2是离子化合物，且MgCl2的熔点远低于MgO，采用电解MgCl2更节能；而AlCl3是共价化合物，熔融态不导电，故只能采用电解Al2O3的方法制取Al
4.铝热反应实验
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
实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热:Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
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
小题对点过
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________(填字母)。
A.KCl B.KClO3 C.MnO2 D.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)。
答案　(1)BD　(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　②铁
【知能通关】
1.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。下列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
答案　B
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，故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，故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，故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，故D正确。
2. 下列有关金属的工业制法正确的是(　　)
A.制钠:用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
B.制铁:以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，CO还原得铁
C.制镁:以海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁
D.制铝:从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝
答案　B
解析　工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，故B正确；工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，故C错误；氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，故D错误。
3.金属Ti是一种重要的航空材料，其性质稳定，熔点较高，常温下不与稀盐酸反应。工业上用镁还原TiCl4制备金属Ti，工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　)
A.高温还原时，发生反应的化学方程式为2Mg＋TiCl4Ti＋2MgCl2
B.用金属Mg还原TiCl4过程中需要通入N2作保护气
C.“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离
D.制得海绵钛中含有少量金属Mg，可以用稀盐酸浸泡除Mg
答案　B
解析　高温条件下，镁能和N2反应，则用金属镁还原过程中不能用N2作保护气，可通入Ar作保护气，故B错误；由于金属钛的熔点很高，因此真空蒸馏的目的是为了使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离，故C正确；Ti常温下不与稀盐酸反应，因此可以用稀盐酸浸泡除Mg，故D正确。
我的收获
知识建构 感悟笔记
1.方法规律:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　 2.盲点误区:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　
体验真题　感知高考
1.(2025·湖南卷)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”
答案　A
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.(2025·江苏卷)大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是(　　)
A.工业合成氨 B.湿法炼铜
C.高炉炼铁 D.接触法制硫酸
答案　A
解析　合成氨工业由氢气与氮气反应制氨气，化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，A符合题意；湿法炼铜的原理是Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，B不符合题意；高炉炼铁的原理是Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，C不符合题意；接触法制硫酸时物质的转化过程为FeS2SO2SO3H2SO4，D不符合题意。
3.(2025·江苏卷)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。下列说法正确的是(　　)
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.步骤Ⅲ中无明显现象是由于铁钉遇深蓝色溶液迅速钝化
D.步骤Ⅲ中产生气体、析出红色物质的反应为[Cu(NH3)4]2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋＋4NH3 ↑
答案　B
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。 步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为氢氧化铜，A错误；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Ⅲ中无明显现象是因为[Cu(NH3)4]2＋与Fe不反应，与铁的钝化无关，C错误；步骤Ⅲ中Fe与HCl反应生成氢气:Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Fe与Cu2＋反应生成Cu:Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，D错误。
1.高考热点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.新考法新角度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
分层训练　提升考能
基础落实
1.下列金属材料中，最适合制造飞机外壳的是(　　)
A.镁铝合金 B.铜合金
C.碳素钢 D.铅锡合金
答案　A
解析　由于镁铝合金的密度小、强度大、机械性能好，适合制造飞机外壳，故选A项。
2.(2026·河北石家庄检测)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”下列有关叙述错误的是(　　)
A.胆矾的化学式为CuSO4
B.胆矾可作为湿法冶铜的原料
C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程
D.“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应
答案　A
解析　胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，A项错误；湿法冶铜的原理是CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu，即胆矾可作为湿法冶铜的原料，B项正确；CuSO4溶液经熬制可以得到胆矾，是CuSO4溶液浓缩结晶的过程，C项正确；熬胆矾铁釜中发生的反应为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu，属于置换反应，D项正确。
3.(2025·湖南衡阳一模)从青铜器时代到铁器时代，再到以铝为代表的活泼金属的使用，下列跟这个先后顺序有关的是(　　)
①地壳中金属元素的含量　②金属活动性顺序
③金属的导电性　④金属冶炼的难易程度
A.①③ B.②③
C.③④ D.②④
答案　D
解析　对比金属活动性强弱关系与人类利用金属的先后，可以发现人类使用较早的金属，其活动性较弱；结合学习中对金属铁、铝的冶炼的认识，可知:金属活动性越强，金属的冶炼难易程度越难，这也影响了人类对金属的使用，其它因素均与使用的前后顺序无关。
4.(2025·湖南长沙一模)《淮南万毕术》中有“曾青得铁，则化为铜，外化而内不化”，下列说法中正确的是(　　)
A.“外化”时化学能转化为热能
B.“化为铜”表明铁转化为铜
C.“内不化”是因为内部的铁活泼性较差
D.反应中溶液由蓝色转化为黄色
答案　A
解析　“曾青得铁，则化为铜”指Fe从CuSO4溶液中置换出Cu，反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。A项，“外化”时发生反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，该反应为放热反应，“外化”时化学能转化为热能，A项正确；B项，“化为铜”表明Fe从CuSO4溶液中置换出Cu，B项错误；C项，“内不化”是Fe置换出的Cu覆盖在Fe的表面，导致内部Fe不能与Cu2＋反应，C项错误；D项，CuSO4溶液呈蓝色，FeSO4溶液呈浅绿色，D项错误。
5.(2025·浙江金华检测)合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。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，可用于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
答案　A
解析　生铁用于炼钢和制造各种铸件，是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，A符合题意；钠钾合金用于快中子反应堆的热交换剂，是由于钠钾合金导热性好，B不符合题意；镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等，是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点，C不符合题意；镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件，是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，D不符合题意。
6.(2025·山东青岛二中检测)歼－20、运－20等装备集体亮相，展示了我国现代化战略空军建设的阶段性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是(　　)
A.金属材料包括纯金属和它们的合金
B.合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低
C.铝合金应用十分广泛，因为它不仅价格合适，耐酸、碱腐蚀，而且具有优良的机械性能
D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域
答案　C
解析　金属材料包括纯金属和它们的合金，A正确；合金的硬度一般比各成分金属大，熔点一般比各成分金属低，B正确；铝易与酸、碱溶液发生反应，不耐酸、碱，C错误；新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，可广泛用于航空航天领域，D正确。
7.北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。在航天科技中运用了大量金属材料，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合金的成分金属硬度更高
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
答案　B
解析　A.合金的硬度通常比其成分纯金属更高，故A错误；B.钛及钛合金具有质轻高强、耐热、耐腐蚀等特性，广泛应用于航天领域，故B正确；C.金属单质不全是银白色(如铜为紫红色)，故C错误；D.合金中可含一种金属和另一种非金属(如钢含铁和碳)，故D错误。
8.(2025·福建师大附中月考)“夏禹铸九鼎，天下分九州”，青铜器在古时被称为“吉金”，是红铜与锡、铅等的合金。铜锈大多呈青绿色，主要含有Cu2(OH)3Cl和Cu2(OH)2CO3。下列说法错误的是(　　)
A.基态铜原子核外电子有15种不同的空间运动状态
B.青铜的熔点低于纯铜
C.青铜器中锡、铅对铜有保护作用
D.可用FeCl3溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈
答案　D
解析　基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，核外有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15个原子轨道，故核外电子有15种空间运动状态，A正确；合金的熔点一般低于组分金属的熔点，因此青铜的熔点低于纯铜，B正确；Sn、Pb的活泼性强于Cu，青铜中的Cu和Sn、Pb可形成原电池且Sn、Pb作负极，Cu作正极被保护，C正确；FeCl3会和Cu反应而腐蚀铜器，故不能用FeCl3溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈，D错误。
9.(2026·河北衡水高三检测)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是(　　)
A.将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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，可得到无水CuCl2固体
D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，可除去铜绿
答案　D
解析　Cu与浓硫酸反应后的溶液中可能还存在浓硫酸，不能向其中加水，A错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C错误；铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸，故可用盐酸除去铜器表面的铜绿，D正确。
能力提升
10.(2025·湖南常德质检)下列有关铜的化合物说法正确的是(　　)
A.根据铁比铜金属性强，在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
B.CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2＋＋S2－===CuS↓
C.用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
D.化学反应:CuO＋COCu＋CO2的实验现象为黑色固体变成红色固体
答案　D
解析　在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，利用的是铁离子的氧化性，与铁比铜金属性强无关，A项错误；H2S难电离，CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋，B项错误；铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O，C项错误。
11.(2025·湖南娄底一模)根据下列操作及现象，能得出相应结论的是(　　)
选项 操作及现象 结论
A 向红色Cu2O粉末中加入足量稀硫酸，搅拌得到蓝色溶液和红色固体 Cu2O未完全反应
B 向酸性KMnO4溶液中滴加乙醛溶液，振荡，溶液褪色 乙醛表现漂白性
C 向氨水中滴加少量ZnCl2溶液，无明显现象 氨水和ZnCl2不反应
D 向稀硫酸中加入紫色K2FeO4粉末，溶液变黄色并产生气体 该气体为氧气
答案　D
解析　A.向红色Cu2O粉末中加入足量稀硫酸，发生反应Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，Cu也是红色固体，不能确定氧化亚铜是否完全反应，故A错误；B.酸性KMnO4溶液褪色，高锰酸钾被还原，CH3CHO表现还原性，故B错误；C.氨水和ZnCl2形成四氨合锌离子:Zn2＋＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2＋＋4H2O，故C错误；D.溶液变黄色，说明有铁离子生成，根据氧化还原反应原理，发生反应为4Fe＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O，产生的气体为O2，故D正确。
12.(2025·北京人大附中高三第三次统练)用过量的盐酸和CuCl2溶液的混合液作为浸取剂，浸取黄铜矿(CuFeS2)的流程示意图如下。
下列说法错误的是(　　)
A.[CuCl2]－的中心离子是Cu＋，配体是Cl－
B.参与反应的n(CuCl2)∶n(CuFeS2)＝3∶1
C.浸取剂中的Cl－有助于CuFeS2固体的溶解
D.用浓盐酸和FeCl3溶液的混合液也可能使黄铜矿溶解
答案　B
解析　将黄铜矿(CuFeS2)粉碎，加入过量的盐酸和CuCl2溶液的混合液溶解得到[CuCl2]－、Fe2＋的混合液，所得滤渣的主要成分是S和少量CuS等，说明发生氧化还原反应，硫元素被氧化，铜元素被还原。A项，[CuCl2]－中氯元素是－1价，铜元素化合价是＋1价，其中中心离子是Cu＋，配体是Cl－，A正确；B项，溶解过程中发生的反应为CuFeS2＋3CuCl2＋4HCl===4H[CuCl2]＋2S＋ FeCl2，但由于含有少量CuS生成，所以参与反应的n(CuCl2)∶n(CuFeS2)≠3∶1，B错误；C项，由于生成的亚铜离子能与氯离子结合形成络合物，因此浸取剂中的Cl－有助于CuFeS2固体的溶解，C正确；D项，铁离子具有氧化性，因此用浓盐酸和FeCl3溶液的混合液也可能使黄铜矿溶解，D正确。
13.(2025·黑龙江齐齐哈尔检测)氯化亚铜(CuCl)是一种微溶于水、不溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取CuCl的流程如图所示:
在水溶液中存在平衡:CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)。
下列说法错误的是(　　)
A.“浸取”后所得浸取液可用来腐蚀铜制电路板
B.加入浓盐酸的目的是实现CuCl的净化
C.[CuCl3]2－中加水可使平衡CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)逆向移动
D.采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度
答案　A
解析　“浸取”后所得浸取液中含有FeCl2，FeCl2与Cu单质不能发生反应，因此不可用来腐蚀铜制电路板，A错误；加入浓盐酸后溶液中的c(Cl－)增大，CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)平衡正向移动，过滤除杂后加水稀释，平衡逆向移动，从而可得纯净的CuCl，故该操作的目的是实现CuCl的净化，B、C正确；乙醇沸点低、易挥发，真空中无O2可防止CuCl被氧化，故采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl的产率和纯度，D正确。
14.(2025·八省联考内蒙古卷)硫酸四氨合铜在工业上用途广泛。某实验小组用废铜屑(含少量铁、油污)制备Cu(NH3)4SO4·xH2O，步骤如下:
Ⅰ.取8.00 g废铜屑，碱洗后加入稀H2SO4和H2O2溶液，在40~50 ℃下充分溶解。
Ⅱ.调节pH至3~4，加热煮沸2分钟，趁热过滤。
Ⅲ.向滤液中逐滴加入浓氨水至澄清。
Ⅳ.加入无水乙醇，过滤；沉淀先用试剂M洗涤，再用乙醇与乙醚混合液洗涤，干燥，得深蓝色晶体24.60 g。
已知:硫酸四氨合铜溶液是深蓝色；Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ碱洗的目的是________________。
(2)步骤Ⅱ可除去溶液中的________和________(填离子符号或化学式)。
(3)步骤Ⅲ的实验现象为_______________________________。
(4)步骤Ⅳ中试剂M应选用________(填标号)。
A.乙醇和浓氨水混合溶液
B.蒸馏水
C.乙醇和稀硫酸混合溶液
D.Na2CO3溶液
(5)对产品进行热重分析，结果如下图所示。200 ℃时结晶水已全部失去，400 ℃时产物为CuSO4，则x＝________；250~400 ℃阶段反应的化学方程式为_________________________________。
(6)实验中Cu的损耗忽略不计，废铜屑中Cu的质量分数＝________%(精确至1%)。
答案　(1)除去废铜屑表面的油污
(2)Fe3＋　H2O2
(3)先有大量的蓝色沉淀生成，继续滴加浓氨水后蓝色沉淀逐渐减少至完全消失，溶液变为深蓝色　(4)A
(5)1　Cu(NH3)2SO4CuSO4＋2NH3↑
(6)80
解析　实验目的为制备Cu(NH3)4SO4·xH2O，实验原理Cu＋H2SO4＋H2O2===CuSO4＋2H2O，CuSO4＋4NH3·H2O===Cu(NH3)4SO4＋4H2O，实验步骤Ⅰ、Ⅱ制备硫酸铜溶液，步骤Ⅲ制备得到硫酸四氨合铜溶液，步骤Ⅳ加入无水乙醇降低硫酸四氨合铜溶解度，结晶析出晶体，过滤、洗涤、干燥，得深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4·xH2O。(1)废铜屑表面有油污等杂质，常用碳酸钠溶液洗去油污，步骤Ⅰ碱洗的目的是除去废铜屑表面的油污；(2)废铜屑含有少量铁，步骤Ⅰ充分反应后溶液中含有Fe3＋及过量的H2O2，调节pH至3~4，可以使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，加热煮沸2分钟可以使H2O2分解而除去；(3)步骤Ⅱ得硫酸铜溶液，步骤Ⅲ逐滴加入浓氨水过程先生成Cu(OH)2蓝色沉淀，而Cu(OH)2能与浓氨水反应生成[Cu(NH3)4]2＋，故实验现象为有大量的蓝色沉淀生成，继续滴加浓氨水蓝色沉淀逐渐减少至完全消失，溶液变为深蓝色；(4)步骤Ⅳ沉淀为Cu(NH3)4SO4·xH2O，洗涤沉淀需减少沉淀的溶解，及抑制配离子的电离，乙醇可以降低该晶体的溶解，浓氨水可以抑制[Cu(NH3)4]2＋电离，故试剂M为乙醇和浓氨水混合溶液，A项正确；(5)根据图像可知，400 ℃时固体质量为3.20 g，产物为CuSO4物质的量为＝0.02 mol，根据元素质量守恒，初始25 ℃时，固体Cu(NH3)4SO4·xH2O质量为4.92 g，物质的量为0.02 mol，则其摩尔质量为＝246 g·mol－1，数值上等于相对分子质量，而Cu(NH3)4SO4的相对分子质量为228，则x＝＝1；失去全部结晶水时Cu(NH3)4SO4的质量为0.02 mol×228 g·mol－1＝4.56 g，200 ℃时固体质量只有3.88 g，说明此时固体不是Cu(NH3)4SO4，而400 ℃时固体为CuSO4质量为3.20 g， 由Cu(NH3)4SO4转化为CuSO4时质量减少4.56 g－3.20 g＝1.36 g，为＝0.08 mol NH3，200 ℃时固体质量3.88 g转化为CuSO4时质量减少3.88 g－3.20 g＝0.68 g，由Cu(NH3)4SO4转化为200 ℃时固体的质量减少4.56 g－3.88 g＝0.68 g，可知250 ℃时固体为Cu(NH3)2SO4，[或400 ℃时固体CuSO4物质的量为0.02 mol，250~400 ℃阶段固体质量减少0.68 g为0.04 mol NH3，CuSO4与NH3物质的量之比为1∶2，确定250 ℃时固体为Cu(NH3)2SO4]，故250~400 ℃阶段反应的化学方程式为Cu(NH3)2SO4CuSO4＋2NH3↑；(6)24.60 g深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4·H2O，则含有的铜元素的质量为×64 g·mol－1＝6.40 g，废铜屑中Cu的质量分数＝×100%＝80%。(共85张PPT)
大单元四　元素及其化合物
第一单元　金属及其化合物
第36讲　铜及其化合物　金属材料与金属冶炼
1.掌握铜及其化合物的主要性质，了解铜及其化合物在生产、生活中的应用；2.知道金属冶炼的原理和方法；3.了解金属材料及合金的性能及应用。
复习要求
考点一　铜及其化合物
考点二　金属材料　合金
目
录
CONTENTS
体验真题　感知高考
分层训练　提升考能
考点三　金属冶炼
考点一　
铜及其化合物
知识梳理
知能通关
1.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
2.铜及其重要化合物的转化关系
(1)完成上图转化关系中的部分方程式或离子方程式。
①潮湿空气中缓慢氧化:_________________________________(绿色固体)。
②FeCl3溶液腐蚀铜:______________________________________________。
③Cu与浓硫酸共热:______________________________________________。
④用过氧化氢和稀硫酸溶解Cu:____________________________________。
⑤氢氧化铜溶于氨水:_____________________________________________。
2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3
小题对点过
Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+
Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O
Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
(2)实验室如何除去氮气中的氧气 _______________________________。
(3)设计方案，证明H2还原氧化铜所得的红色固体中含有Cu2O
_____________________________________________________________________。
常用灼热的铜粉除去N2中的O2
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
1.下列说法正确的是________。
(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2
(2)将气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气
(3)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化
(4)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中铜不易生锈
(5)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
(6)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈
(7)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，可制得无水CuCl2固体
(2)(4)(6)
2.(2025·河北衡水模拟预测)以含有少量杂质Fe的粗铜为原料，制备蓝矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程如下图所示:
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　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，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，则过量氨水会沉淀Cu2+，或生成[Cu(NH3)4]2+，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。
3.(2025·吉林长春二模)铜及其化合物在生产、生活中有着广泛的应用。回答下列问题。
(1)纳米铜是性能优异的超导材料，工业上以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉，Cu2S中铜元素的化合价为________。
(2)无水CuSO4常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成________色晶体，俗称______________。
(3)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分
解可生成黑色的CuO，化学方程式为___________________________________。
+1
蓝
胆矾(或蓝矾)
(4)CuCl2常用作媒染剂、杀虫剂等。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M'为________。
(5)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。在高于300 ℃，HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl，其中HCl的作用是____________________________ _____________________________________________________________________。
Fe2+
用HCl气流带走产生的水蒸气，
提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生，防止CuCl被氧化
解析　(4)Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3+对该反应有催化作用，铜生成铜离子化合价升高，根据得失电子守恒可知，M生成M'中铁元素化合价降低，故M'为亚铁离子(Fe2+)。(5)氯化铜加热水解生成氢氧化铜和盐酸，HCl可抑制其水解，CuCl中铜具有还原性，易被空气中氧气氧化，在HCl气流中热分解CuCl2·2H2O可以制备CuCl，其中HCl的作用是用HCl气流带走产生的水蒸气，提供酸性环境抑制CuCl2水解的发生，防止CuCl被氧化。
考点二　
金属材料　合金
知识梳理
知能通关
1.金属材料分类
铁
铬
2.合金
(1)由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有____________的物质。
(2)合金具有优良的______、______或______性能；一般来说，合金的硬度______各成分金属，熔点______各成分金属。
金属特性
物理
化学
机械
大于
低于
(1)根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金____________________________________________________________________。
纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其
他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑
动变得困难，导致合金的硬度变大
小题对点过
不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金
3.几种常见的合金
(1)
低碳钢
中碳钢
高碳钢
(2)
青铜
(3)
下列说法中正确的是________。
(1)铁是人类最早使用的金属，钢铁属于铁碳合金
(2)铝合金的熔点比纯铝的低
(3)黑色金属材料及它们的合金是应用最广泛的金属材料
(4)金属镁有“国防金属”的美誉，也被誉为“21世纪的金属”
(2)(3)
小题对点过
1.三星堆是中华文明的重要组成部分。下列出土文物属于合金的是(　　)
A.青铜神树 B.丝绸黑炭
C.陶瓷马头 D.雕花象牙
A
解析　青铜是铜锡合金，A符合题意。
2.生活中处处可以用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法正确的是(　　)
A.合金通常比组分金属的熔点更高，硬度更小
B.生锈的铁制品回收成本高，属于不可回收垃圾
C.生铁和钢都是铁合金，两者含碳量不同
D.铝的金属活动性比铁强，所以在空气中铝比铁更易腐蚀
C
解析　A.合金通常比组分金属的熔点更低、硬度更大，A错误；B.生锈的铁制品仍可被回收利用，故生锈的铁制品属于可回收垃圾，B错误；C.生铁和钢均为铁合金，生铁的含碳量一般在2%~4.3%，钢的含碳量一般是在0.03%~2%，而生铁的含碳量高于钢，两者含碳量不同，C正确；D.铁与空气中的氧气反应产生氧化物比较疏松，能够吸收空气中的氧气和水，导致其更容易被腐蚀；尽管铝的金属活动性比铁强，但铝与空气中氧气反应产生氧化物薄膜非常致密，对内层金属能够起到保护作用，因此铝制品的抗腐蚀能力比铁强；更耐腐蚀，D错误。
3.下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　)
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
D
解析　储氢材料是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料，镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，是目前解决氢气的储存和运输问题的材料，故A正确；钛合金与人体有很好的相容性，且性质稳定，抗腐蚀性强，所以可用来制造人造骨骼，故B正确。
考点三　金属冶炼
知识梳理
知能通关
1.金属在自然界中的存在
正
2.金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从______态还原为______态的过程，即Mn++ne-===M(写反应通式，用M表示金属)。
化合
游离
3.金属冶炼的方法
(1)补充完整下表中有关金属冶炼的化学方程式:
2Hg+O2↑
小题对点过
4Ag+O2↑
2Fe+3CO2
W+3H2O
2Fe+Al2O3
4Al+3O2↑
Mg+Cl2↑
2Na+Cl2↑
(2)工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg，而冶炼Al采用的是Al2O3是因为
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
MgCl2是离子化合物，且MgCl2的熔点远低于MgO，采用电解MgCl2更节能；
而AlCl3是共价化合物，熔融态不导电，故只能采用电解Al2O3的方法制取Al
4.铝热反应实验
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
弱于
实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热:
__________________________________________
原理应用 ①制取熔点较高、活动性______Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
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________(填字母)。
A.KCl B.KClO3
C.MnO2 D.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)。
BD
小题对点过
加少量KClO3，插上镁条并将其点燃
铁
1.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。下列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
B
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，故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，故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，故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，故D正确。
2. 下列有关金属的工业制法正确的是(　　)
A.制钠:用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
B.制铁:以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，CO还原得铁
C.制镁:以海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁
D.制铝:从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝
B
3.金属Ti是一种重要的航空材料，其性质稳定，熔点较高，常温下不与稀盐酸反应。工业上用镁还原TiCl4制备金属Ti，工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　)
B.用金属Mg还原TiCl4过程中需要通入N2作保护气
C.“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离
D.制得海绵钛中含有少量金属Mg，可以用稀盐酸浸泡除Mg
B
解析　高温条件下，镁能和N2反应，则用金属镁还原过程中不能用N2作保护气，可通入Ar作保护气，故B错误；由于金属钛的熔点很高，因此真空蒸馏的目的是为了使Mg、MgCl2气化，实现与Ti的分离，故C正确；Ti常温下不与稀盐酸反应，因此可以用稀盐酸浸泡除Mg，故D正确。
体验真题 感知高考
1.(2025·湖南卷)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”
A
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.(2025·江苏卷)大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是(　　)
A.工业合成氨 B.湿法炼铜
C.高炉炼铁 D.接触法制硫酸
A
3.(2025·江苏卷)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。下列说法正确的是(　　)
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.步骤Ⅲ中无明显现象是由于铁钉遇深蓝色溶液迅速钝化
D.步骤Ⅲ中产生气体、析出红色物质的反应为[Cu(NH3)4]2++Fe=== Cu+Fe2++ 4NH3 ↑
B
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。步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为氢氧化铜，A错误；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Ⅲ中无明显现象是因为[Cu(NH3)4]2+与Fe不反应，与铁的钝化无关，C错误；步骤Ⅲ中Fe与HCl反应生成氢气:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑，Fe与Cu2+反应生成Cu:Fe+Cu2+===Fe2++Cu，D错误。
分层训练 提升考能
基础落实
1.下列金属材料中，最适合制造飞机外壳的是(　　)
A.镁铝合金 B.铜合金
C.碳素钢 D.铅锡合金
A
解析　由于镁铝合金的密度小、强度大、机械性能好，适合制造飞机外壳，故选A项。
2.(2026·河北石家庄检测)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”下列有关叙述错误的是(　　)
A.胆矾的化学式为CuSO4
B.胆矾可作为湿法冶铜的原料
C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程
D.“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应
A
解析　胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，A项错误；湿法冶铜的原理是CuSO4+Fe ===FeSO4+Cu，即胆矾可作为湿法冶铜的原料，B项正确；CuSO4溶液经熬制可以得到胆矾，是CuSO4溶液浓缩结晶的过程，C项正确；熬胆矾铁釜中发生的反应为CuSO4+Fe===FeSO4+Cu，属于置换反应，D项正确。
3.(2025·湖南衡阳一模)从青铜器时代到铁器时代，再到以铝为代表的活泼金属的使用，下列跟这个先后顺序有关的是(　　)
①地壳中金属元素的含量　②金属活动性顺序
③金属的导电性　④金属冶炼的难易程度
A.①③ B.②③
C.③④ D.②④
D
解析　对比金属活动性强弱关系与人类利用金属的先后，可以发现人类使用较早的金属，其活动性较弱；结合学习中对金属铁、铝的冶炼的认识，可知:金属活动性越强，金属的冶炼难易程度越难，这也影响了人类对金属的使用，其它因素均与使用的前后顺序无关。
4.(2025·湖南长沙一模)《淮南万毕术》中有“曾青得铁，则化为铜，外化而内不化”，下列说法中正确的是(　　)
A.“外化”时化学能转化为热能
B.“化为铜”表明铁转化为铜
C.“内不化”是因为内部的铁活泼性较差
D.反应中溶液由蓝色转化为黄色
A
解析　“曾青得铁，则化为铜”指Fe从CuSO4溶液中置换出Cu，反应为Fe+ CuSO4===FeSO4+Cu。A项，“外化”时发生反应Fe+CuSO4===FeSO4+Cu，该反应为放热反应，“外化”时化学能转化为热能，A项正确；B项，“化为铜”表明Fe从CuSO4溶液中置换出Cu，B项错误；C项，“内不化”是Fe置换出的Cu覆盖在Fe的表面，导致内部Fe不能与Cu2+反应，C项错误；D项，CuSO4溶液呈蓝色，FeSO4溶液呈浅绿色，D项错误。
5.(2025·浙江金华检测)合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。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，可用于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
A
解析　生铁用于炼钢和制造各种铸件，是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，A符合题意；钠钾合金用于快中子反应堆的热交换剂，是由于钠钾合金导热性好，B不符合题意；镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等，是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点，C不符合题意；镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件，是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，D不符合题意。
6.(2025·山东青岛二中检测)歼-20、运-20等装备集体亮相，展示了我国现代化战略空军建设的阶段性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是(　　)
A.金属材料包括纯金属和它们的合金
B.合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低
C.铝合金应用十分广泛，因为它不仅价格合适，耐酸、碱腐蚀，而且具有优良的机械性能
D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域
C
解析　金属材料包括纯金属和它们的合金，A正确；合金的硬度一般比各成分金属大，熔点一般比各成分金属低，B正确；铝易与酸、碱溶液发生反应，不耐酸、碱，C错误；新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，可广泛用于航空航天领域，D正确。
7.北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。在航天科技中运用了大量金属材料，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合金的成分金属硬度更高
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.合金的硬度通常比其成分纯金属更高，故A错误；B.钛及钛合金具有质轻高强、耐热、耐腐蚀等特性，广泛应用于航天领域，故B正确；C.金属单质不全是银白色(如铜为紫红色)，故C错误；D.合金中可含一种金属和另一种非金属(如钢含铁和碳)，故D错误。
8.(2025·福建师大附中月考)“夏禹铸九鼎，天下分九州”，青铜器在古时被称为“吉金”，是红铜与锡、铅等的合金。铜锈大多呈青绿色，主要含有Cu2(OH)3Cl和Cu2(OH)2CO3。下列说法错误的是(　　)
A.基态铜原子核外电子有15种不同的空间运动状态
B.青铜的熔点低于纯铜
C.青铜器中锡、铅对铜有保护作用
D.可用FeCl3溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈
D
解析　基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，核外有1+1+3+1+3+5+1＝15个原子轨道，故核外电子有15种空间运动状态，A正确；合金的熔点一般低于组分金属的熔点，因此青铜的熔点低于纯铜，B正确；Sn、Pb的活泼性强于Cu，青铜中的Cu和Sn、Pb可形成原电池且Sn、Pb作负极，Cu作正极被保护，C正确；FeCl3会和Cu反应而腐蚀铜器，故不能用FeCl3溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈，D错误。
9.(2026·河北衡水高三检测)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是(　　)
A.将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，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，可得到无水CuCl2固体
D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，可除去铜绿
D
解析　Cu与浓硫酸反应后的溶液中可能还存在浓硫酸，不能向其中加水，A错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C错误；铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸，故可用盐酸除去铜器表面的铜绿，D正确。
能力提升
10.(2025·湖南常德质检)下列有关铜的化合物说法正确的是(　　)
A.根据铁比铜金属性强，在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
B.CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2++S2-===CuS↓
C.用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO+2H+===Cu2++H2O
D
解析　在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，利用的是铁离子的氧化性，与铁比铜金属性强无关，A项错误；H2S难电离，CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2++H2S===CuS↓+2H+，B项错误；铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+===2Cu2++ CO2↑+3H2O，C项错误。
11.(2025·湖南娄底一模)根据下列操作及现象，能得出相应结论的是(　　)
D
选项 操作及现象 结论
A 向红色Cu2O粉末中加入足量稀硫酸，搅拌得到蓝色溶液和红色固体 Cu2O未完全反应
B 向酸性KMnO4溶液中滴加乙醛溶液，振荡，溶液褪色 乙醛表现漂白性
C 向氨水中滴加少量ZnCl2溶液，无明显现象 氨水和ZnCl2不反应
D 向稀硫酸中加入紫色K2FeO4粉末，溶液变黄色并产生气体 该气体为氧气
解析　A.向红色Cu2O粉末中加入足量稀硫酸，发生反应Cu2O+2H+===Cu+Cu2++ H2O，Cu也是红色固体，不能确定氧化亚铜是否完全反应，故A错误；B.酸性KMnO4溶液褪色，高锰酸钾被还原，CH3CHO表现还原性，故B错误；C.氨水和ZnCl2形成四氨合锌离子:Zn2++4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2++4H2O，故C错误；D.溶液变黄色，说明有铁离子生成，根据氧化还原反应原理，发生反应为4Fe+20H+===4Fe3++3O2↑+10H2O，产生的气体为O2，故D正确。
12.(2025·北京人大附中高三第三次统练)用过量的盐酸和CuCl2溶液的混合液作为浸取剂，浸取黄铜矿(CuFeS2)的流程示意图如下。
下列说法错误的是(　　)
A.[CuCl2]-的中心离子是Cu+，
配体是Cl-
B.参与反应的n(CuCl2)∶n(CuFeS2)＝3∶1
C.浸取剂中的Cl-有助于CuFeS2固体的溶解
D.用浓盐酸和FeCl3溶液的混合液也可能使黄铜矿溶解
B
解析　将黄铜矿(CuFeS2)粉碎，加入过量的盐酸和CuCl2溶液的混合液溶解得到[CuCl2]-、Fe2+的混合液，所得滤渣的主要成分是S和少量CuS等，说明发生氧化还原反应，硫元素被氧化，铜元素被还原。A项，[CuCl2]-中氯元素是-1价，铜元素化合价是+1价，其中中心离子是Cu+，配体是Cl-，A正确；B项，溶解过程中发生的反应为CuFeS2+3CuCl2+4HCl===4H[CuCl2]+2S+ FeCl2，但由于含有少量CuS生成，所以参与反应的n(CuCl2)∶n(CuFeS2)≠3∶1，B错误；C项，由于生成的亚铜离子能与氯离子结合形成络合物，因此浸取剂中的Cl-有助于CuFeS2固体的溶解，C正确；D项，铁离子具有氧化性，因此用浓盐酸和FeCl3溶液的混合液也可能使黄铜矿溶解，D正确。
13.(2025·黑龙江齐齐哈尔检测)氯化亚铜(CuCl)是一种微溶于水、不溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取CuCl的流程如图所示:
A
14.(2025·八省联考内蒙古卷)硫酸四氨合铜在工业上用途广泛。某实验小组用废铜屑(含少量铁、油污)制备Cu(NH3)4SO4·xH2O，步骤如下:
Ⅰ.取8.00 g废铜屑，碱洗后加入稀H2SO4和H2O2溶液，在40~50 ℃下充分溶解。
Ⅱ.调节pH至3~4，加热煮沸2分钟，趁热过滤。
Ⅲ.向滤液中逐滴加入浓氨水至澄清。
Ⅳ.加入无水乙醇，过滤；沉淀先用试剂M洗涤，再用乙醇与乙醚混合液洗涤，干燥，得深蓝色晶体24.60 g。
已知:硫酸四氨合铜溶液是深蓝色；Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ碱洗的目的是________________。
(2)步骤Ⅱ可除去溶液中的________和________(填离子符号或化学式)。
(3)步骤Ⅲ的实验现象为________________________________________________ _____________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅳ中试剂M应选用________(填标号)。
A.乙醇和浓氨水混合溶液 B.蒸馏水
C.乙醇和稀硫酸混合溶液 D.Na2CO3溶液
除去废铜屑表面的油污
Fe3+
H2O2
先有大量的蓝色沉淀生成，继续滴加浓氨水后蓝色沉
淀逐渐减少至完全消失，溶液变为深蓝色
A
解析　实验目的为制备Cu(NH3)4SO4·xH2O，实验原理Cu+H2SO4+H2O2=== CuSO4+2H2O，CuSO4+4NH3·H2O===Cu(NH3)4SO4+4H2O，实验步骤Ⅰ、Ⅱ制备硫酸铜溶液，步骤Ⅲ制备得到硫酸四氨合铜溶液，步骤Ⅳ加入无水乙醇降低硫酸四氨合铜溶解度，结晶析出晶体，过滤、洗涤、干燥，得深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4·xH2O。(1)废铜屑表面有油污等杂质，常用碳酸钠溶液洗去油污，步骤Ⅰ碱洗的目的是除去废铜屑表面的油污；(2)废铜屑含有少量铁，步骤Ⅰ充分反应后溶液中含有Fe3+及过量的H2O2，调节pH至3~4，可以使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，加热煮沸2分钟可以使H2O2分解而除去；
(3)步骤Ⅱ得硫酸铜溶液，步骤Ⅲ逐滴加入浓氨水过程先生成Cu(OH)2蓝色沉淀，而Cu(OH)2能与浓氨水反应生成[Cu(NH3)4]2+，故实验现象为有大量的蓝色沉淀生成，继续滴加浓氨水蓝色沉淀逐渐减少至完全消失，溶液变为深蓝色；(4)步骤Ⅳ沉淀为Cu(NH3)4SO4·xH2O，洗涤沉淀需减少沉淀的溶解，及抑制配离子的电离，乙醇可以降低该晶体的溶解，浓氨水可以抑制[Cu(NH3)4]2+电离，故试剂M为乙醇和浓氨水混合溶液，A项正确；
(5)对产品进行热重分析，结果如下图所示。200 ℃时结晶水已全部失去，400 ℃时产物为CuSO4，则x＝________；250~400 ℃阶段反应的化学方程式为_______________________________________。
(6)实验中Cu的损耗忽略不计，废铜屑中Cu的质量分数＝______%(精确至1%)。
1
80
解析　(5)根据图像可知，400 ℃时固体质量为3.20 g，产物为CuSO4物质的量为＝0.02 mol，根据元素质量守恒，初始25 ℃时，固体Cu(NH3)4SO4·xH2O质量为4.92 g，物质的量为0.02 mol，则其摩尔质量为＝246 g·mol-1，数值上等于相对分子质量，而Cu(NH3)4SO4的相对分子质量为228，则x＝＝1；失去全部结晶水时Cu(NH3)4SO4的质量为0.02 mol×228 g·mol-1＝4.56 g，200 ℃时固体质量只有3.88 g，说明此时固体不是Cu(NH3)4SO4，而400 ℃时固体为CuSO4质量为3.20 g， 由Cu(NH3)4SO4转化为
为CuSO4时质量减少4.56 g-3.20 g＝1.36 g，为＝0.08 mol NH3，200 ℃时固体质量3.88 g转化为CuSO4时质量减少3.88 g-3.20 g＝0.68 g，由Cu(NH3)4SO4转化为200 ℃时固体的质量减少4.56 g-3.88 g＝0.68 g，可知250 ℃时固体为Cu(NH3)2SO4，[或400 ℃时固体CuSO4物质的量为0.02 mol，250~400 ℃阶段固体质量减少0.68 g为0.04 mol NH3，CuSO4与NH3物质的量之比为1∶2，确定250 ℃时固体为Cu(NH3)2SO4]，故250~400 ℃阶段反应
Thanks！
本
讲
内
容
结
束

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