金屬材料 專項(xiàng)訓(xùn)練-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新高考專用）

考點(diǎn)12金屬材料

考情探究

1.3年真題考點(diǎn)分布

考點(diǎn)分布

年份卷區(qū)

銅及其化合物的性質(zhì)合金及金屬材料金屬的冶煉綜合應(yīng)用

江蘇V

廣東V

山東V

2022

湖北V

海南V

福建V

湖北V

河北V

廣東V

2021

遼寧V

江蘇V

浙江V

海南V

2020

北京V

2.命題規(guī)律及備考策略

【命題規(guī)律】近3年新高考卷對(duì)于該專題主要考查：

1.銅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用

2.合金及金屬材料

3.金屬的冶煉

【備考策略】熟練掌握銅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，熟悉各物質(zhì)的特特殊性質(zhì)及其應(yīng)用；明確元素化合物和化

學(xué)反應(yīng)原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的聯(lián)系。關(guān)注生活中的合金，了解其應(yīng)用。

【命題預(yù)測(cè)】高考對(duì)本部分內(nèi)容的考查以金屬及其化合物的性質(zhì)、合金的性質(zhì)、金屬的冶煉和提純?cè)谌粘Ｉ睢?/p>

生產(chǎn)中的應(yīng)用為主，高考題型有選擇題、實(shí)驗(yàn)題、化學(xué)工藝流程題等。尤其是以金屬及其化合物化工生產(chǎn)為背景

的工藝流程題和綜合實(shí)驗(yàn)題是考查的熱點(diǎn)。

考點(diǎn)梳理

性能非氧化性酸

不反應(yīng)

鐵合金酸

氧化性酸.C/++非

鋁合金常見(jiàn)金屬材料-Si

銅的主"金屬氧化物

銅合金

要性質(zhì)

某些鹽溶液.c/+

金屬材

金屬銅及其

料與金

一化合物

冶煉氧化銅+2+

屬冶煉CuO+2H=CU+H2O

Mn++?e'=M實(shí)質(zhì)2+

氧化亞銅CU2O+2H=CU+CU+H2O

銅的重‘氫氧化銅

KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu.金屬

I-電解法一心熱還原法T?熱分4其他』方法一要化合物一

.冶煉,

銅鹽平螞

解法方法

------------[CuSC)4

考法1銅及其重要化合物

1.銅的性質(zhì)

(1)物理性質(zhì)：銅是紫紐色金屬，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。

(2)化學(xué)性質(zhì)

潮濕空氣『氧化性篋不反應(yīng)

CU(OH)CO酸

2230①

2氧化性酸2+非

CuO-一,非金屬,Cu+

CuCl③金屬氧化物

2W)某些鹽

溶液3

①2Cu+O2+COz+H2O=Cu2KQH),2coa

③與氧化性酸反應(yīng)

濃硝酸：Cu+4HN0a(濃)—=CU.<NQ3)2+2NO?4+2H?O

稀硝酸：3Cu+8HNO.i(稀)3

④與鐵鹽、銀鹽溶液反應(yīng)

銀鹽溶■液：2Agic11上

鐵鹽溶液：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

2.氧化銅和氧化亞銅

名稱氧化銅(CuO)氧化亞銅(012。)

顏色黑色磚紅魚(yú)

+2+

與酸反應(yīng)(H+)CU2O+2H=CU+CU+H2O

與H2反應(yīng)CU2O+H2^L2CU+H2O

轉(zhuǎn)化關(guān)系4CuC遑^=2Cll2O+C)2t

3.氫氧化銅

(1)物理性質(zhì)：藍(lán)色不溶于水的固體。

(2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用

②弱堿性加H+r——I

中\(zhòng)不穩(wěn)定性(八.“、1尸------------tau

③弱氧化性.碼西

反應(yīng)①的化學(xué)方程式：Qi3HL^^CuQiHzQ。

反應(yīng)②的離子方程式：Cu(OH)2+2H+=CU2++2H2。。

反應(yīng)③的化學(xué)方程式：CH3cHO+2Cu(OH)2+NaOH-^.CH3COONa+Cu2OI+3H2O

4.銅鹽

(1)堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分。

①受熱分解：QuAQIiL2GSh^^lGiiQiCQzJLillzQ

②與稀H2sO4反應(yīng)x_￡HxJjQWLiCQ3±4Hi^^2JCu?i±CChdL垃取□

(2)硫酸銅

①CuS04-5H2O俗稱藍(lán)磯、膽磯,為董色晶體

②CuSCU為宜色粉末

③CuSC)4?5H2。的不穩(wěn)定性：CuSCk、，聶bQsAsCuSOUiS氏Q

④CuSC)4檢驗(yàn)水的反應(yīng)：CuSOUtSHzQ^^CuSOUJL5HaQ

(3)銅鹽溶液有毒，主要是因CM+作為一種重金屬離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性失去生理活性，因此

可將膽研、熟石灰、水配成波爾多液，用來(lái)殺滅植物的病毒。

☆典例引領(lǐng)

【典例1】(2023?北京等級(jí)考)資料顯示，L可以將Cu氧化為C/+。某小組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究Cu被I2氧化的產(chǎn)物

及銅元素的價(jià)態(tài)。已知：12易溶于KI溶液，發(fā)生反應(yīng)12+「==13一(紅棕色)；12和13一氧化性幾乎相同。

I.將等體積的KI溶液加入到機(jī)mol銅粉和ranolL(n>/w)的固體混合物中，振蕩。實(shí)驗(yàn)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)c(KI)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

極少量L溶解，溶液為淡紅色；充分反應(yīng)后，紅色

IO.Olmol?L-1

的銅粉轉(zhuǎn)化為白色沉淀，溶液仍為淡紅色

部分12溶解，溶液為紅棕色；充分反應(yīng)后，紅色的

II0.1mol?L1

銅粉轉(zhuǎn)化為白色沉淀，溶液仍為紅棕色

L完全溶解，溶液為深紅棕色；充分反應(yīng)后，紅色

III4mol,L1

的銅粉完全溶解，溶液為深紅棕色

⑴初始階段，cu被氧化的反應(yīng)速率：實(shí)驗(yàn)I(填或“=")實(shí)驗(yàn)n。

(2)實(shí)驗(yàn)III所得溶液中，被氧化的銅元素的可能存在形式有[CU(H2O)412+(藍(lán)色)或[CuL「(無(wú)色)，進(jìn)行以

下實(shí)驗(yàn)探究：

步驟A.取實(shí)驗(yàn)m的深紅棕色溶液，加入CCL，多次萃取、分液。

步驟B.取分液后的無(wú)色水溶液，滴入濃氨水。溶液顏色變淺藍(lán)色，并逐漸變深。

i.步驟a的目的是o

2++

ii.查閱資料，2CU+4F=2CUII+I2,[Cu(NH3)2](無(wú)色)容易被空氣氧化。

用離子方程式解釋步驟b的溶液中發(fā)生的變化：。

(3)結(jié)合實(shí)驗(yàn)III,推測(cè)實(shí)驗(yàn)I和n中的白色沉淀可能是Cui,實(shí)驗(yàn)I中銅被氧化的化學(xué)方程式是

0分別取實(shí)驗(yàn)I和II充分反應(yīng)后的固體，洗滌后得到白色沉淀，加入濃KI溶液,

(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)，觀察到少量紅色的銅。分析銅未完全反應(yīng)的原因是o

(4)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，上僅將Cu氧化為+1價(jià)。在隔絕空氣的條件下進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了L能將Cu氧化為C/+。

裝置如圖所示，a、b分別是。

(5)運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律，分析在上述實(shí)驗(yàn)中Cu被b氧化的產(chǎn)物中價(jià)態(tài)不同的原因：。

【解析】因L溶解度較小，Cu與b接觸不充分，將轉(zhuǎn)化為卜一可以提高Cu與13一的接觸面積，提高反應(yīng)速率。加入

CC14，力+廣二士b—平衡逆向移動(dòng)，12濃度減小，「濃度增加，[Cul2「濃度增加，加入氨水后轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)

2]+,被氧化為[Cu(NH3)4產(chǎn)+,故而產(chǎn)生無(wú)色溶液變?yōu)樗{(lán)色溶液的現(xiàn)象。(1)提高KI濃度，便于提高E一的濃度，

與cu接觸更加充分，cu與卜一的反應(yīng)速率加快，故實(shí)驗(yàn)I〈實(shí)驗(yàn)n。(2)加入CCL,-平衡逆向移動(dòng)，

12濃度減小，丁濃度增加，其目的為：除去13一，防止干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)。加入氨水[Cul2「濃后轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)21+，

+

無(wú)色的[Cu(NH3)2]+被氧化為藍(lán)色的[Cu(NH3)4產(chǎn)+,方程式為[Cul2〉+2NH3-H2O=[CU(NH3)21+2H2O+2I

+2+

一、4[Cu(NH3)2]+O2+8NH3?H2O=4[CU(NH3)41+6H2O+4OHo(3)結(jié)合實(shí)驗(yàn)III,推測(cè)實(shí)驗(yàn)I和H中的

白色沉淀可能是CuL實(shí)驗(yàn)I中銅被氧化的化學(xué)方程式是2Cu+L==2CuII或2Cu+KL=2CuII+KI；

2CU+L=2CUI3反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入濃KI溶液，L濃度減小，Cui轉(zhuǎn)化為Cu和H故產(chǎn)生白色沉淀溶解，出現(xiàn)

紅色固體的過(guò)程。(4)要驗(yàn)證L能將Cu氧化為Cu*需設(shè)計(jì)原電池負(fù)極材料為Cu,b為含mnolL的4moi?廠1的KI

溶液。

-

【答案】(1)<(2)i.除去I3，防止干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn);ii,[Cul2]+2NH3-H20=[Cu(NH3)2r+2H2。+21一、

+2+-

4[Cu(NH3)2]+O2+8NH3?H2O=4[CU(NH3)4]+6H2O+4OH

(3)2CU+I2=2CUII或2Cu+Kb=2CuII+KI；白色沉淀逐漸溶解；溶液變?yōu)闊o(wú)色銅與碘的反應(yīng)為可逆反應(yīng)(或

13一濃度小未能氧化全部的CU)

(4)銅、含“molL的4moi?1/1的KI溶液

(5)在實(shí)驗(yàn)I、實(shí)驗(yàn)II、實(shí)驗(yàn)III中Cu+可以進(jìn)一步與「結(jié)合生成Cui沉淀或[CuL>，Cu+濃度減小使得Ci?+氧化

性增強(qiáng)，發(fā)生反應(yīng)2Cu2++4「=2CuII+L和2Cu2++6「=2[CuL「+l2。

【拓展延伸】銅的易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)

(1)銅和氧氣在常溫下反應(yīng)生成QigHUCQa，在加熱條件下生成CuQ。

(2)單質(zhì)銅可以除去某種氣體中的氧氣，也可以作乙醇催化氧化的催化劑。

(3)在普通條件下Cu不能從稀硫酸中置換出H2,但在通電條件下Cu能從稀硫酸中置換出H2。

(4)Cu和CL反應(yīng)生成CuCb;銅和I2反應(yīng)生成CuL

【典例2】(2023?山東選擇考)一種制備Cuz。的工藝路線如圖所示，反應(yīng)H所得溶液pH在3~4之間，反應(yīng)III需及

8

時(shí)補(bǔ)加NaOH以保持反應(yīng)在pH=5條件下進(jìn)行。常溫下，H2sCh的電離平衡常數(shù)心=1.23*10-2,/ca2=6.6xl0-o

下列說(shuō)法正確的是()。

Cu,濃H2s0,MCOj溶液

反應(yīng)i—1"氣體i―*反應(yīng)口―*氣體n

調(diào)pH=Il

低溫真空蒸發(fā)

「I」

反應(yīng)川(―化合I物X-固液分離一溶液Y

Cu2O

A.反應(yīng)I、II、III均為氧化還原反應(yīng)

B.低溫真空蒸發(fā)主要目的是防止NaHSCh被氧化

c.溶液Y可循環(huán)用于反應(yīng)n所在操作單元吸收氣體I

D.若CU2。產(chǎn)量不變，參與反應(yīng)III的X與CuSC)4物質(zhì)的量之比”(X)增大時(shí),需補(bǔ)加NaOH的量減少

n(CuSO4)

【解析】選CD。反應(yīng)1是銅和濃硫酸反應(yīng)，生成二氧化硫，是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)n是so?和碳酸鈉溶液反應(yīng)，

生成NaHSCh、水和二氧化碳，是非氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)III是NazSCh和CuSC)4反應(yīng)生成CU2。，是氧化還原反應(yīng)，

故A錯(cuò)誤；低溫真空蒸發(fā)主要目的是防止Na2s03被氧化，而不是NaHSCh，故B錯(cuò)誤；經(jīng)分析溶液Y的成分是NazSCh

溶液，可循環(huán)用于反應(yīng)H的操作單元吸收SO2氣體(氣體I),故C正確；制取CU2?？偡磻?yīng)方程式是2CuSC)4+3Na2sCh

=Cu2O+2SO2t+3Na2so4,化合物X是指Na2so3，若CuzO產(chǎn)量不變，增大"(入)比,多的Na2s。3會(huì)消耗氫

n(CuSO4)

離子,用于控制pH,可減少NaOH的量，故D正確。

【拓展延伸】CU2。的制備

1.用炭粉在高溫條件下還原CuO；2CuO+C邈C112O+COt

2.用葡萄糖還原新制的Cu(OH)2:

CH20H(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2-^->CH2OH(CHOH)4COOH+Cu2OI+2H2O

3.電解法：2Cu+H2。曳匿Cu2(D+H2t

離子交換膜

4.用脫(N2HQ還原新制Cu(OH)2：4Cu(OH)2+N2H4^L2Cu2O+N2+6H2O

【典例3】(2022?海南省選擇考)膽研(CuSO4-5H2O)是一種重要化工原料，某研究小組以生銹的銅屑為原料

［主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、C11CO3、Cu(OH)2］制備膽磯。流程如下：

3液!「

闡與■洗.過(guò)濾加熱濃縮1濾液D|

-H膽磯|

回答問(wèn)題：

(1)步驟①的目的是。

(2)步驟②中，若僅用濃H2sCU溶解固體B,將生成(填化學(xué)式)污染環(huán)境。

(3)步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

(4)經(jīng)步驟④得到的膽帆，不能用水洗滌的主要原因是。

(5)實(shí)驗(yàn)證明，濾液D能將:T氧化為12。

i.甲同學(xué)認(rèn)為不可能是步驟②中過(guò)量H2O2將「氧化為L(zhǎng)，理由是。

ii.乙同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只能是C/+將:F氧化為卜，寫(xiě)出乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果(不要求寫(xiě)具體操作

過(guò)程)。

【解析】由流程中的信息可知，原料經(jīng)碳酸鈉溶液浸洗后過(guò)濾，可以除去原料表面的油污；濾渣固體B與過(guò)量的

稀硫酸、雙氧水反應(yīng)，其中的CuO、CuCO3>Cu(OH)2均轉(zhuǎn)化為CuSCU，溶液C為硫酸銅溶液和稀硫酸的混合

液，加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾后得到膽磯。(1)原料表面含有少量的油污，Na2cCh溶液呈堿性，可以除去原

料表面的油污，因此，步驟①的目的是：除去原料表面的油污。(2)在加熱的條件下，銅可以與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)

生成CuSCU、SO2和H2O,二氧化硫是一種大氣污染物，步驟②中，若僅用濃H2sCU溶解固體B,將生成S02污染

環(huán)境。(3)步驟②中，在H2O2存在下Cu溶于稀H2so4，生成C11SO4和H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

CU+H2O2+H2SO4=CUSO4+2H2OO(4)膽研是一種易溶于水的晶體，因此，經(jīng)步驟④得到的膽磯，不能用水洗

滌的主要原因是：膽研晶體易溶于水，用水洗滌會(huì)導(dǎo)致膽研的產(chǎn)率降低。(5)i.H2O2常溫下即能發(fā)生分解反

應(yīng)，在加熱的條件下，其分解更快，因此，甲同學(xué)認(rèn)為不可能是步驟②中過(guò)量H2O2將「氧化為12,理由是：溶液

C經(jīng)步驟③加熱濃縮后H2O2已完全分解。ii.「氧化為12時(shí)溶液的顏色會(huì)發(fā)生變化；濾液D中含有CuSCU和H2so4,

乙同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只能是Cu2+將:T氧化為12,較簡(jiǎn)單的方案是除去溶液中的Cu2+,然后再向其中加入含有「

的溶液，觀察溶液是否變色；除去溶液中的Ci?+的方法有多種，可以加入適當(dāng)?shù)某恋韯⑵滢D(zhuǎn)化為難溶物，如加

入Na2s將其轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，因此，乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案為取少量濾液D,向其中加入適量Na2s溶液，直至不再有

沉淀生成，靜置后向上層清液中加入少量KI溶液；實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：上層清液不變色，證明「不能被除去Ct?+的溶液

氧化，故只能是Ci?+將：F氧化為L(zhǎng)。

【答案】(1)除油污(2)S02(3)C11+H2O2+H2sO4-C11SO4+2H2O

(4)膽磯晶體易溶于水

(5)i.溶液C經(jīng)步驟③加熱濃縮后雙氧水已完全分解

ii.取濾液，向其中加入適量硫化鈉，使銅離子恰好完全沉淀，再加入:F,不能被氧化

【拓展延伸】以銅為原料制備CuSC>4的方法

1.銅和濃硫酸反應(yīng)：Cu+2H2sCU(濃)=^CuSO4+SO2t+2H2O?缺點(diǎn)：會(huì)生成大量的二氧化硫氣體，污染大

氣，且所用的酸的量比較多

2.銅絲-稀硫酸-空氣法：2Cu+Ch42CuO；CuO+H2sO4AC11SO4+2H2O。優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)省能源；②不產(chǎn)生污

染大氣的SO2；③提高H2s04的利用率。

3.銅絲-稀硫酸-H2O2法：CU+H2O2+H2sO4=CUSC)4+2H2O。優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)省能源；②不產(chǎn)生污染大氣的SO2；③提

高H2SO4的利用率。

4.銅絲-硫酸-硝酸法：3Cu+3H2SO4+2HNO3=3CuSO4+2NOt+4H2O。缺點(diǎn)：反應(yīng)產(chǎn)生污染性氣體NO。

☆即時(shí)檢測(cè)

1.(203：/屋二遂下列實(shí)驗(yàn)的前后，銅的質(zhì)量一定發(fā)生變化的是()o

A.銅絲在空氣中灼燒后立即插入乙醇

B.銅片放入酸化的硝酸鈉溶液

C.銅和鐵的混合物放入稀硝酸

D.銅、鋅、稀硫酸構(gòu)成的原電池放電

【解析】選B。由于氧化銅能夠和乙醇反應(yīng)生成乙醛和銅，銅變成氧化銅，氧化銅又被還原成銅，最終銅質(zhì)量沒(méi)

有變化，故A錯(cuò)誤；銅和稀硝酸反應(yīng)生成了硝酸銅，質(zhì)量一定減少，故B正確；由于鐵還原性大于銅的，鐵先參

加反應(yīng)，若是鐵足量，銅變化消耗，故C錯(cuò)誤；銅、鋅構(gòu)成的原電池，鋅是負(fù)極，銅是正極不消耗，故D錯(cuò)誤。

H1

2.已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu+-C/++CU。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時(shí)，可能產(chǎn)生Cu或

Cu2O,兩者都是紅色固體。一同學(xué)對(duì)某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)

驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：

加入試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

稀硫酸紅色固體和藍(lán)色靜液

濃硫酸、加熱無(wú)色氣體

稀硝酸無(wú)亙氣體和藍(lán)后酒液

濃硝酸互棕色氣體和綠色溶液

由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是()。

A.Cu

B.Cu2O

C.一定有Cu,可能有CU2O

D.一定有CU2O,可能有Cu

【解析】選D。氏還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu?。中的一種或兩種，產(chǎn)物中加入稀H2sCU溶液變藍(lán)并得

到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2。，在酸性條件下2Cu+=Cu2++Cu,故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。A項(xiàng)，產(chǎn)物中

不一定含有銅，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，產(chǎn)物中一定有CU2。，也可能有銅，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，產(chǎn)物中不一定有銅，一定有CU2。，

錯(cuò)誤；D項(xiàng)，產(chǎn)物中一定有CU2。，可能有銅，正確。

3.(2023?張家口模擬)新制氫氧化銅存在平衡：Cu(OH)2+2OH-^^=[Cu(OH)4]?一(深藍(lán)色)。某同學(xué)

進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：

下列說(shuō)法不正確的是()。

A.①中出現(xiàn)藍(lán)色沉淀

B.③中現(xiàn)象是Cu(OH)2+2OH[Cu(OH)J2—正向移動(dòng)的結(jié)果

C.④中現(xiàn)象證明葡萄糖具有還原性

D.對(duì)比②和④可知Cu(OH)2氧化性強(qiáng)于[Cu(OH)4]2一

【解析】選D。CuSCU溶液與NaOH溶液反應(yīng)可生成藍(lán)色沉淀Cu(OH)2,A正確；新制Cu(OH)2存在平衡：Cu

(OH)2+2OIT[Cu(OH)4]2,加入NaOH,氫氧根離子的濃度增大，平衡正向移動(dòng)，B正確；③中加

入葡萄糖溶液有磚紅色的沉淀生成，說(shuō)明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有還原性，C正確；④中氧化葡萄糖

2

的是[Cu(OH)4]2,而②中未生成磚紅色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2<[Cu(OH)4]",D錯(cuò)誤。

考法2金屬材料

]合金

(1)概念：是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金嬲生的物質(zhì)。

(2)性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)性能或機(jī)械性能。

①熔點(diǎn)：一般比它的各成分金屬都低；

②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬都大。

2.常見(jiàn)的鐵合金

屬于黑色金屬材料高碳鋼

含碳

生鐵L碳素鋼中碳鋼

鐵合金不同

鋼些蚯低碳鋼

「合金鋼，如不銹鋼

是當(dāng)今用量最大、用途最廣的合金

典例引領(lǐng)

【典例4】(2022?江蘇省選擇考)我國(guó)古代就掌握了青銅(銅一錫合金)的冶煉、加工技術(shù)，制造出許多精美的

青銅器；Pb、PbO2是鉛蓄電池的電極材料，不同鉛化合物一般具有不同顏色，歷史上曾廣泛用作顏料，下列物

質(zhì)性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是()。

A.石墨能導(dǎo)電，可用作潤(rùn)滑劑

B.單晶硅熔點(diǎn)高，可用作半導(dǎo)體材料

C.青銅比純銅熔點(diǎn)低、硬度大，古代用青銅鑄劍

D.含鉛化合物顏色豐富，可用作電極材料

【解析】選C。石墨是過(guò)渡型晶體，質(zhì)軟，可用作潤(rùn)滑劑，故A錯(cuò)誤單晶硅可用作半導(dǎo)體材料與空穴可傳遞電子

有關(guān)，與熔點(diǎn)高無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；青銅是銅合金，比純銅熔點(diǎn)低、硬度大，易于鍛造，古代用青銅鑄劍，故C正

確；含鉛化合物可在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以可用作電極材料，與含鉛化合物顏色豐富無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。

【拓展延伸】

1.合金的組成和性質(zhì)

偎百金“…施度:敏度藥夫旃病鬲j

(1)成分金屬與合金的物理性質(zhì)相比有而改變，但合金市客成芬金庸的彳上學(xué)性質(zhì)仍然不變。

(2)金屬越活潑，一般發(fā)現(xiàn)或使用越晚。

2.常見(jiàn)合金的性能與用途

(1)鐵合金：隨含碳量升高，碳鋼的硬度增加、韌性下降。合金鋼具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、

高韌性、耐腐蝕性等。

（2）鋁合金：高強(qiáng)度鋁合金廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)、艦艇和載重汽車等，并具有抗海水侵蝕、避磁性等特點(diǎn)。

（3）銅合金：錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。鋁青銅耐腐蝕性好、強(qiáng)度高，可作彈簧材料。

（4）鋅合金：流動(dòng)性和耐腐蝕性較好，適用于壓鑄儀表，汽車零件外殼等。

（5）鈦合金：是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)

部門中要大量應(yīng)用鈦合金。

【典例5】（溫州市普通高中2023屆高三第一次適應(yīng)性考試）下列說(shuō)法不正卿的是（）□

A.硬鋁密度小、強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)的理想材料

B.貯氫合金的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，開(kāi)辟了氫氣貯存、運(yùn)輸?shù)男峦緩?/p>

C.“山東艦”上用于艦載機(jī)降落攔阻索的是一種特種鋼纜，屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料

D.不銹鋼是一種主要含F(xiàn)e、Cr、Ni且不易生銹的合金鋼

【解析】選C。硬鋁是合金，合金的硬度比純金屬大，硬鋁具有密度小，硬度大，抗腐蝕能力強(qiáng)，是制造飛機(jī)的

理想材料，故A正確；貯氫合金是高效、安全的儲(chǔ)氫載體，其發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，開(kāi)辟了氫氣貯存、運(yùn)輸?shù)男峦緩?，?/p>

B正確；“山東艦”上用于艦載機(jī)降落攔阻索的是一種特種鋼纜，屬于金屬材料，故C錯(cuò)誤；不銹鋼不易生銹，

主要含有鐵、銘、銀，和少量的碳，故D正確。

【拓展延伸】金屬材料的易錯(cuò)點(diǎn)

1.納米金屬的表面積大，反應(yīng)時(shí)接觸面積大，反應(yīng)劇烈，但是不能改變?cè)饘俚幕瘜W(xué)性質(zhì)。

2.鎂和鋁在常溫下能夠被空氣中的氧氣氧化而在其表面形成致密的氧化膜可阻止金屬進(jìn)一步被氧化，所以鎂和

鋁具有良好的抗腐蝕性能。

3.合金中一定含有金屬元素，可能含非金屬元素。

4.合金的化學(xué)性質(zhì)與成分金屬相同，物理性質(zhì)不同。

5.合金中各元素的化合價(jià)都是0價(jià)。

☆即時(shí)檢測(cè)

1.明末3s裝房通次出版的《天工開(kāi)物》中記載了有關(guān)“五金”的內(nèi)容：“……黃金美者，其值去黑鐵（生鐵）

一萬(wàn)六千倍，然使釜、鬻（xm）一種炊具）、斤（這里指菜刀、鐮刀、鋤頭等）、斧不呈效于日用之間……懋遷

有無(wú)……”下列解釋正確的是（）。

A.明代使用的釜、簿一類的炊具都屬于青銅合金

B.添加了銘、鎂的不銹鋼菜刀和農(nóng)具使用后即使不保養(yǎng)，也不會(huì)生銹

C.金屬的另一個(gè)用途就是鑄成錢幣作為貿(mào)易交往中的流通手段

D.生鐵在空氣中發(fā)生的腐蝕主要是化學(xué)腐蝕

【解析】選C。明代使用的釜、鬻一類的炊具都屬于鐵合金，故A錯(cuò)誤；不銹鋼制作就是在普通鋼中添加鋁、鍥

等元素改變了鋼鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不銹鋼不容易生銹；家里用的農(nóng)具是鐵合金，如果沒(méi)及時(shí)洗干凈后晾干，鐵能與

氧氣、水同時(shí)接觸，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，容易生銹，故B錯(cuò)誤；金屬可以用來(lái)鑄成錢幣作為貿(mào)易交往中的流通手段,

故C正確；生鐵的腐蝕主要是析氫腐蝕和吸氧腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕，故D錯(cuò)誤。

2.國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919機(jī)身部分采用第三代新型鋁鋰合金材料。下列關(guān)于鋁鋰合金的認(rèn)識(shí)不正確的是（）=

A.鋁鋰合金密度較小，強(qiáng)度較大，硬度大于純鋁，熔點(diǎn)低于鋰單質(zhì)

B.改變?cè)系呐浔?，可以制得性能不同的鋁鋰合金

C.鋁鋰合金具有金屬光澤，可導(dǎo)電導(dǎo)熱

D.鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)完全相同

【解析】選D。合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低，硬度大于其成分金屬，故A正確；合金的性質(zhì)與成分的

含量有關(guān)，所以改變?cè)系呐浔?，可以制得性能不同的鋁鋰合金，故B正確；鋁鋰合金具有金屬材料的一些通性,

有金屬光澤，可導(dǎo)電導(dǎo)熱，故C正確；合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低，硬度大于其成分金屬，所以鋁鋰

合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)不完全相同，故D錯(cuò)誤。

3.JerryWoodall教授經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，含有95%的鋁和5%的錢、錮及錫組成的新型合金與水能快速反應(yīng)制得氫氣，由

于整個(gè)反應(yīng)中，只消耗鋁，而反應(yīng)生成的AI2O3可回收再利用，這樣不僅降低了制氫氣的成本，而且方便快捷，

這一發(fā)現(xiàn)將燃?xì)淦嚨难邪l(fā)推向新的里程碑。據(jù)此，下列說(shuō)法不正確的是（）=

A.鋁作為燃料，有資源豐富的優(yōu)勢(shì)

B.組成合金的幾種金屬元素都位于周期表第IIIA族

C.合金與水反應(yīng)的總反應(yīng)式為：2A1+3H2O=AbO3+3H2t

D.合金中的錢、錮及錫對(duì)鋁與水的反應(yīng)起到催化作用

【解析】選B。鋁是地殼中含有最多的金屬，所以鋁作為燃料，有資源豐富的優(yōu)勢(shì)，故A正確；鋁、錢、錮是周

期表第IIIA族元素，錫是周期表第WA族元素，故B錯(cuò)誤；整個(gè)反應(yīng)中，只消耗鋁，而反應(yīng)生成的AI2O3,則反應(yīng)

的方程式為2A1+3H2O=A12O3+3H2t,故C正確；由錢、錮及錫組成的新型合金與水能快速反應(yīng)制得氫氣，且只

有鋁反應(yīng)進(jìn)行，則合金中的錢、錮及錫對(duì)鋁與水的反應(yīng)起到催化作用，故D正確。

考法3金屬冶煉

1.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)

(1)金屬的冶煉過(guò)程就是把金屬?gòu)幕蠎B(tài)還原為游離態(tài)的過(guò)程。

(2)即：Mn++〃e-=M(寫(xiě)反應(yīng)通式，用M表示金屬)。

2.金屬冶煉的方法

電解還原熱@原熱分解

'’金屬活的性逐漸減次-----——匚二

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

電解|co|高溫]△

NaCl(熔融)Fe2O3HgO

典例引領(lǐng)

【典例6】(2022?山東省等級(jí)考)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的

雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下，可能用到的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。

硫酸溶液，高壓NH3高壓H?

硫化銅精礦一>浸取-*中和調(diào)pH一過(guò)濾一>還原->過(guò)濾fCu

丁

固體X

Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2

開(kāi)始沉淀pH1.94.26.2

沉淀完全pH3.26.78.2

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。

A.固體X主要成分是Fe(OH)3和S；金屬M(fèi)為Zn

B.浸取時(shí)，增大02壓強(qiáng)可促進(jìn)金屬離子浸出

C.中和調(diào)pH的范圍為3.2~4.2

D.還原時(shí)，增大溶液酸度有利于Cu的生成

【解析】選D。CuS精礦(含有雜質(zhì)Zn、Fe元素)在高壓。2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反應(yīng)產(chǎn)生為CuSCU、S、

H2O,Fe2+被氧化為Fe3+,然后加入NH3調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而C/+、Zi?+仍以離子形式存

在于溶液中，過(guò)濾得到的濾渣中含有S、Fe(OH)3;濾液中含有Cu2+、Zn2+；然后向?yàn)V液中通入高壓H2,根據(jù)元

素活動(dòng)性：Zn>H>Cu,C/+被還原為Cu單質(zhì)，通過(guò)過(guò)濾分離出來(lái)；而Z/+仍然以離子形式存在于溶液中，再經(jīng)

一系列處理可得到Zn單質(zhì)。經(jīng)過(guò)上述分析可知固體X主要成分是S、Fe(OH)3，金屬M(fèi)為Zn,A正確；CuS難溶

于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)=^Cn2+(aq)+S2-(aq),增大O2的濃度，可以反應(yīng)消耗S?，

使之轉(zhuǎn)化為S,從而使沉淀溶解平衡正向移動(dòng)，從而可促進(jìn)金屬離子的浸取，B正確；根據(jù)流程圖可知：用NH3

調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，要使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀，而C/+、+仍以離子形式存在于溶液中，結(jié)合離子沉淀的pH范圍，可知

中和時(shí)應(yīng)該調(diào)節(jié)溶液pH范圍為3.2?4.2,C正確；在用H2還原Ci?+變?yōu)镃u單質(zhì)時(shí)，出失去電子被氧化為H+,與溶

液中OH一結(jié)合形成H2O,若還原時(shí)增大溶液的酸度，c(H+)增大，不利于H2失去電子還原Cu單質(zhì)，因此不利于

Cu的生成，D錯(cuò)誤。

【拓展延伸】金屬的冶煉方法

1.冶煉方法

KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu

一電解法一一H懿一五篇十「行

(1)電解法：冶煉金屬活潑性很強(qiáng)的金屬(如K、Ca、Na、Mg、Al等)

①2NaCl(熔融)例_2Na+Cbt

②MgCb(熔融).Sfi-Mg+Cht

③2Al2O3(熔融)皿4Al+302t

(2)熱還原法：用生原劑(C、CO、H2、Al、Na等)還原金屬活潑性介于Zn~Cu之間的金屬化合物。

①Fe2O3+3Cp堇選2Fe+3cCh

②2CuO+C^^2Cu+CCht

③WC)3+3H2萼=W+3H2O

④TiCL+4Na=^Ti+4NaCl

⑤Cr2C>3+2Al堇造2Cr+AbO3

(3)熱分解法：用于冶煉不活潑金屬Hg、Ago

①2HgO42Hg+C>2t②2Ag20A4Ag+O2t

2.注意問(wèn)題

850P

(1)有些活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬也可以用還原法來(lái)冶煉，如Na+KCl---------Kt+NaCl、

7OO~8OO°C

2RbCl+MgMgCL+2Rbt等,在此主要運(yùn)用了化學(xué)平衡移動(dòng)原理，利用K、Rb沸點(diǎn)低，汽化離開(kāi)反應(yīng)

體系，使化學(xué)反應(yīng)得以向正反應(yīng)方向進(jìn)行。

(2)活潑金屬用電解法冶煉時(shí)，不能用其化合物的水溶液進(jìn)行電解。

【典例7】工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS?)冶煉銅的主要流程如下：

石英砂石英砂?^體A

黃I焙燒泳的I焙燒泡銅A1粗電解，精

銅*冰銅―----

1----------??(Cu2O、Cu)高溫銅精煉銅

即\(wCuS-nFeS)\

2匚熔渣B

空氣空氣

(1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的吸收。

a.濃H2so4b.稀HNO3c.NaOH溶液d.氨水

(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B,取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說(shuō)明溶液中存在_________(填離

子符號(hào))，檢驗(yàn)溶液中還存在Fe2+的方法是?

(3)由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)反應(yīng)方程式為o

(4)取一定量的泡銅，加入1L0.6moi/LHNCh溶液恰好完全溶解，同時(shí)放出2240mLNO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，另

取等量的泡銅，用足量的H2還原，得到的銅的質(zhì)量為go

【解析】(1)由流程圖轉(zhuǎn)化可知，氣體A中的大氣污染物主要是二氧化硫，選擇試劑吸收二氧化硫，不能產(chǎn)生

新的污染氣體，濃H2s04不能吸收二氧化硫，故a錯(cuò)誤；稀HN03可以吸收二氧化硫，但生成N0污染大氣，故

b錯(cuò)誤；NaOH溶液與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉，故c正確；氨水與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鏤，故d正確；

(2)用稀H2s04浸泡熔渣B,取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說(shuō)明含有Fe3+；Fe?+具有還原性，

可以利用KMnCU溶液檢驗(yàn)，取少量溶液，滴加KMnCU溶液，KMnCU漫液紫色褪去；(3)由流程圖轉(zhuǎn)化可知，

CU2。與A1反應(yīng)置換反應(yīng)生成AI2O3與Cu,反應(yīng)方程式為3CU2O+2A1遮AI2O3+6CU；(4)取一定量的泡銅，

加入1L0.6moi/LHNCh溶液恰好完全溶解，同時(shí)放出2240mLNO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)即O.lmol,所得溶液的溶質(zhì)

為Cu(NO3)2，根據(jù)氮元素守恒可知，溶液中NC>3一的物質(zhì)的量為0.6mol-0.1mol=0.5mol,所以溶液中Ci?+

的質(zhì)量為;x0.5x64g=16g,所以另取等量的泡銅，用足量的H2還原，得到的銅的質(zhì)量也應(yīng)為16g。

【答案】(1)cd［2)Fe3+取少量溶液，滴加KMnCU溶液，KM11O4溶液紫色褪去

(3)3CU2O+2A1箕選AI2O3+6CU；(4)16g

【拓展延伸】銅的冶煉

1.銅的冶煉“兩方法”

(1)濕法煉銅：Fe+CuS04=FeS04+Cuo

(2)高溫?zé)掋~：工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)：

2CuFeS2+4O2JQQ2=Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣)

1200V：

2CU2S+3O22CU2O+2SO2

2CU2O+CU2s1200S6CU+SO2t

粗銅中銅的含量為99.5%?99.7%,主要含有人8，!116、人11等雜質(zhì)，粗銅通過(guò)電解精煉可得到純度達(dá)99.95%-

99.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅做陽(yáng)極，失電子變?yōu)镃/+,用純銅棒做陰極即可得精銅。

2.用含銅廢料制取純凈含銅物質(zhì)的一般流程

游銅/廢銅屑［含CU2(OH)2c03、CU2S、鐵的氧化物等］

［廢電路板(含有機(jī)高分子材料)

「氣體力口CuO或

________溶液氧化劑，溶液Cu(OH)2調(diào)PH

酸溶解(H2o2)依儂除Fe3+等

匚不溶固體

銅鹽晶體

CUO-^-CU(OH)2

純銅遂邃粗銅

【易錯(cuò)提醒】(1)制得的銅鹽晶體由“酸溶解”時(shí)加入的酸決定，若使用硫酸溶解，則制得硫酸銅晶