金属材料、金属矿物的开发与利用（原卷版）-2025年高考化学一轮复习讲义（新教材新高考）

备战2025年高考化学【一轮•考点精讲精练】复习讲义

考点20金属材料、金属矿物的开发与利用

疆本讲•讲义概要

二.金属矿物的开发利用

知识精讲

一.金属材料

选择题：20题建议时长：45分钟

课后精练

非选择题：5题实际时长：________分钟

%夯基•知识精讲________________________________________________

一.金属材料

1.合金的概念及性能

百可由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)

四咨熔合而成的具有定金义属--特-性的物质------------

厂具有金属特性

ttg——熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点国

匚硬度:合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大

易错提醒：

(1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。

(2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。

(3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若

一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。

(4)合金一定是混合物，没有固定的熔点

2.常见的金属材料

(1)金属材料分类

黑色金属材料

隹、镒、矍以及它们的合金

有色金属材型除黑色金属以外的其他各种金属及其合金

（2）几种常见的合金

①铁合金：钢是用量最大，用途最广的合金。

厂低碳钢:韧性、焊接性好,强度低

|碳素钢|——史碳钢:强度高，韧性及加工性好

一高碳钢:硬而脆，热处理后弹性好

钢铁

।具有各种不同的优良性能，用于制

鱼凰一不锈钢及各种特种钢

②铝合金

一种类:硅铝合金"镁铝合金、硬铝等

铝合金|一一特性:密度小"强度高盘（造）性好渴于加工

匚用途;建筑业、容器包装业、交通运输业等

③铜合金

青铜（主要含Cu.Sn.Pb）：我国最早使用

黄铜（主要含Cu、Zn等）

K白铜（主要含Cu、Ni、Zn等）

（3）新型合金

作用能够大量吸收氢气，并与氢气结合成

金属氢化物的材料

储氢合金）

储氢量大，金属氢化物既容易形成，

要求

新稍微加热又容易分解，室温时吸氢、

型放氢速率快

合｛钛合金~~）-

金航空航天

《耐热合金｝生物工程

电子工业

影状记忆合金｝

①储氢合金：一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti—Fe合金、La—Ni合金,

为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。

②其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电

子工业等领域。

3.用途广泛的稀土金属

（1）稀土元素

a.镯系元素（57〜71号元素）及铝和铳，共17种元素为稀土元素。

b.我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。

（2）用途

a.稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。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。

b.稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、

石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。

二.金属矿物的开发利用

（1）金属在自然界中的存在形态

在金属化合物中，金属元素都显歪价

E金、伯等极少数金属

①游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu

②化合态：化学性质比较活泼的金属，在自然界中能以化合态的形式存在，如：Al、Na

（2）金属冶炼的一般步骤

富集冶炼精炼

除去杂质，提高矿石利用氧化还原反应，用提纯

中有用成分的含量还原剂把矿石中的金属金属

离子还原成单质

（3）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M"++〃b==M（写反应通式，用M表示

金属）。

（4）金属冶炼的方法

根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。

电解热还原热分解

A

----------金属活动性逐渐减弱----------------

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg

1

电解fro赢△

NaCl1熔融）Feb?HgO

例如下列金属的冶炼：

方法名称主要反应原理（举例）

物理提取法Au、Pt在自然界中主要以游离态存在。

适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活

泼的金属。

热分解法△

2HgO2Hg+O2T

A

2Ag2O4Ag+O2T

作还原剂

coFe2O3+3CO----------2Fe+3co2（高炉炼铁）

A

比作还原剂=

WO3+3H2W+3H2O

2Al+Cr2O3----------Al2O3+2Cr

热还原法铝热反应

10Al+3V2O5---------6V+5A12O3

,高温，

2PbO+C----------2Pb+CO2T

焦炭作还原剂

,高温,

C+2ZnO----------2Zn+CO2T

电解

2Al2。3（熔曲童■晶石"4A1+302T

电解

电解法MgCb（熔融）------Mg+Cl2T

电角星

2NaCl（熔融）-------2Na+Cl2T

说明:

①冶炼Al时只能电解AI2O3不能电解AlCb，原因是AICI3是共价化合物，熔融态难导电。加入冰晶石

(NasAlFe)的目的是降低A12O3的熔化温度。

②冶炼镁用电解熔融的MgCb而不用电解熔融MgO,是因为MgO熔点高，熔融时耗费更多能源，增

加生产成本，而MgCb的熔点较低，更易熔融。

③用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。

港提能•课后精练_________________________________________________

1.(24-25高三上•江苏南通•阶段练习)在给定条件下，下列物质间的转化可以实现的是

A.Fe过量12->FeIz(aq)过堇°2_亦603(aq)

B.MgCC)3(s)盐酸>MgCU(aq)电解>Mg(s)

C.A12O3(S)盐酸>A1CL(aq)>NH4A1O2(aq)

C2

D.NaCl(aq)°->NaHCO3(s)—^->Na2CO3(s)

2.(24-25高三上•山东荷泽•阶段练习)中国古代的下列发明创造中，不涉及氧化还原反应的是

A.曾青(CuSC>4)得铁则化铜B.用铁矿石炼铁

C.用明研除去铜器上的铜锈D.用硫磺漂白织物

3.(2021•河北•高考真题)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草

经集注》中提到“钢铁是杂炼生臻作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁

熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是

A.钢是以铁为主的含碳合金

B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大

C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高

D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3

4.(24-25高三上•全国•专题练习)我国古代地理名著《水经注》中有如下记载：“屈茨二百里有山，夜则

火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用”，下列有关理解正确的是

A.“石炭”是焦炭B.“山铁”是单质铁

C.“石炭”能用于还原铁矿石D.“石炭”夜晚燃烧时不冒烟

5.(2024•北京海淀•三模)发展改变生活。下列说法不正确的是

A.T-碳(T-Carbon)是一种碳的三维结构晶体，其与C6fl互为同位素

B.“天问一号”中Ti-Ni形状记忆合金的两种金属都属于过渡金属

C.“祝融号”火星探测器上使用的钛合金具有密度小、强度高、耐高温的特性

D.清华大学打造的世界首款异构融合类脑芯片一天机芯的主要材料是硅单质

6.(2024•吉林・高考真题)下列实验操作或处理方法错误的是

A.点燃H?前，先检验其纯度B.金属K着火，用湿抹布盖灭

C.温度计中水银洒落地面，用硫粉处理D.苯酚沾到皮肤上，先后用乙醇、水冲洗

7.(2024・四川乐山•一模)“矶”是一类金属硫酸盐的结晶水合物，在生活和生产中有着重要应用，下列有

关“矶”的说法正确的是

A.蓝研(CuSO4-5H2。)是一种纯净物，可用于检验酒精中是否含有水

B.明研［KA1(SO4)2T2H2。］常用于净水，其水溶液显中性

C.铁钱矶［NH4Fe(SO4)2T2H2。］是一种媒染剂，其中Fe的化合价为+3价

D.皓矶(ZnSO/7H2O)常用作医学收敛剂，铁单质与其溶液反应能置换出Zn

8.(2024•安徽铜陵•二模)工业上，下列各组金属的冶炼方法相同的是

A.Fe和AlB.Au和CuC.Na和AlD.K和Fe

9.(24-25高三上•湖南长沙•阶段练习)工业上制备下列物质的生产流程合理的是

A.由铝土矿冶炼铝：铝土矿AUO3提纯＞AlCh电解＞A1

B.由NaCl制漂白粉：饱和食盐水」＞漂白粉

C.工业合成硝酸：N2＞NO—NO2HNO3

D.由石英砂制纯硅：石英砂T-粗硅T^SiHCh—为纯硅

10.（24-25高三上•全国•专题练习）下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是

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银化合态银的金属性弱，用加热Ag2。的方法冶炼

C铁化合态用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物

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

D钠化合态

液的方法冶炼

A.AB.BC.CD.D

11.（2024•贵州贵阳•二模）2024年新春，万米载人潜水器“奋斗者”号全面升级，“中国深度”再次刷新。下

列关于“奋斗者”号的说法中正确的是

A.实验舱使用的导热石墨烯属于新型无机非金属材料

B.载人舱壳所用新型钛合金材料中钛元素属于IVA族元素

C.动力舱配置锂离子电池作为动力电池工作时，锂离子移向负极

D.浮力材料中的空心玻璃微球主要成分是Si。?，与金刚砂的组成相同

12.（2024•山东潍坊•二模）三氯化铭是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化。

实验室可利用下面装置模拟制取三氯化铭（0、0为气流控制开关）。

高温

原理:Cr2O3+3CCl4;^3COCl2+3CrCl3

已知：COCU气体有毒，遇水发生水解产生两种酸性气体。下列说法正确的是

A.实验装置合理的连接顺序为a-b―c-h一i一d-e-f

B.装置D中反应的离子方程式为COC12+3OIT=HCO；+H2O+2C「

C.从安全的角度考虑，整套装置的不足是升华的三氯化格易凝华，堵塞导管

D.实验开始和结束都通一段时间N”且目的相同

13.（2024•辽宁朝阳•二模）钛铁矿（FeTiCh）制取金属钛的流程如图所示（已知TiCL为无色液体，极易水解;

£3+的还原性强于Fe2+）

焦炭Cl2CO

r\Mg

FeTiO,—>氯化fTiCL———------------>Ti

———j—_Ar气氛中、800℃

I

FeCl3

下列说法正确的是

A.钛铁矿（FeTiCh）中Ti的化合价是+3

B.氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl2曾2FeCl3+6CO+2TiCl4

C.镁与TiC」置换时可以用氮气做保护气

D.制取金属钛时可以用Na与TiCL溶液反应

14.（2024・全国•模拟预测）草酸钻晶体是制备钻的氧化物的重要原料。18.3g草酸钻晶体（CoC2（V2H2O）在

隔绝空气受热时的质量变化曲线如图所示，24（TC及以上所得固体均为钻氧化物（其中Co的化合价为+2或

+3）。下列说法正确的是

*

、

恭

余

皿

副

唯

酬

阳

及

画

A.到A点时草酸钻晶体失去2个H2O

B.C点剩余固体的化学成分为CO3O4

高温

C.若B点时通入氧气，则会发生反应3coe2O4+2O2^CO3O4+6CC>2

D.C点到D点发生反应的化学方程式为COCO3^COO+CO2T

15.（24-25高三上•广东•阶段练习）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是

A.镁可以和CO?反应，可用于制造信号弹和焰火

B.纳米Fes。,能与酸反应，可用作铁磁性材料

C.石墨的熔点很高，可用作干电池电极材料

D.无水CoCl?呈蓝色，吸水后为粉红色[CoCl「6HQ],可用于制造变色硅胶（干燥剂）

16.（24-25高三上•山东烟台•阶段练习）Cr（OH）3可用于制备铭颜料及铭盐，工厂采用如下工艺制备

Cr（OH）3,己知焙烧后Cr元素以+6价形式存在；在溶液中Cr（VI）存在如下平衡：

2CrOj+2H+=Cr2O^+H2O。下列说法正确的是

Cr(OH)3

滤渣滤液②

A.“焙烧”若在实验室中进行，可以选择陶瓷用烟作反应容器

B.滤渣的主要成分为FeQ,

C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrzO：

D.滤液②的主要成分为（NH）SO4

17.（2024•浙江衢州•模拟预测）工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如图:

由解

—铝土矿——>除杂——>A1O心。A1

矿23

,一「纯碱、石英

一石灰石---舌宿---►玻璃

物IWJ温

一石英舟Si（粗）为sa篇Si（纯）

资

ob电解

Cu2s扇2Cu（粗）一►Cu(纯)

源—黄铜矿去

FeO+SC)2+废渣

下列说法不正确的是（）

A.石灰石、纯碱、石英都属于盐，都能与盐酸反应

B.用铝土矿制备较高纯度A1的过程中常用到NaOH溶液、CO2＞冰晶石等

C.在制粗硅时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为2：1

D.黄铜矿（CuFeS?）与。2反应产生的CwS、FeO均是还原产物

18.（2024.安徽安庆•模拟预测）软磁材料Mn3O4可由阳极渣和黄铁矿FeS2制得。阳极渣的主要成分为MnO2

且含有少量Pb、Fe、Cu等元素的化合物。制备流程如下。

阳极渣

MnSCU溶液1\4口3。4

黄铁矿

（S、PbSO4）

ul

25℃时,Ksp（MnF2）=5.0xl0\（CaF2）=3.5xl0o下列说法错误的是

A.X可为稀硫酸

B.滤渣2成分是CU（OH）2和CaSO4

C.“酸浸”时FeS2中的铁元素转化为Fe",该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3:2

D.利用MnCO3替代CaO可优化该流程

19.（2024•浙江•模拟预测）下列说法不正确的是

A.工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜

B.工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅可制得粗硅和一氧化碳

C.单质碳有还原性，在高炉炼铁中直接将氧化铁还原成铁

D.工业上生产玻璃、水泥和炼铁均需要用石灰石为原料

20.（24-25高三上•浙江•阶段练习）下列说法不正确的是

A.高温下用氢气还原AlCb可制取金属铝

B.高炉炼铁、生产水泥和制造玻璃都要用到石灰石

C.海水提取粗食盐后的母液，可作为提取镁的原料

D.铜盐能杀死某些细菌，并能抑制藻类生长，常用硫酸铜作游泳池水消毒剂

21.(2024•河南郑州•模拟预测)草酸钻在化学中应用广泛，可用于制备催化剂等。以钻矿［主要成分为

CoO、C0Q3、CO(OH)2,含少量的SiO?、ALO3、CuO、FeO、MnO?等］为原料制取草酸钻晶体

(COC2O4-2H2O)的工艺流程如图所示。

Na2sO3溶液稀硫酸比。2溶液NaOH溶液(NH4)2C2O4

浸出渣沉淀X

回答下列问题：

(l)Co位于元素周期表中第周期第族。

(2)浸出渣的主要成分是(填化学式)。“浸取"时CoQs发生反应的化学方程式为，

(3)“氧化”过程中消耗的量明显偏高的原因是(用化学方程式表示)。

(4)取“调节pH”后所得滤液，将pH调至9.4,可得到Co(OH)2沉淀，在空气中850C燃烧该沉淀得到CO3O4

的化学方程式为0

(5)“提纯”分为萃取和反萃取两步进行。向除杂后的溶液中加入某有机酸萃取剂(HA1，发生反应

2+2+

co+2(HA)2uCO(HA2)2+2H+。当溶液pH处于一定范围内时，测得Co萃取率随溶液pH的增大而增

大，其原因是o反萃取时，应加入O

(6)取36.6g草酸钻晶体，在空气中加热至恒重，得到CoO和CoQ’的混合物15.8g,则该混合物中CO3O4的

质量为g0

22.(2024•湖北武汉•模拟预测)V有“工业味精”之称。工业上提取钢的工艺有多种，一种从钢页岩(一种主

要含Si、Fe、Al、V元素的矿石)中提取V的工艺流程如下：

H2C2O4NH4cl溶液

钮页岩至5.11^］—

TT十

滤渣1滤渣2水相有机相

已知：①“酸浸”时有VO；生成。②“萃取”时离子萃取率的大小顺序为Fe3+>VC)2+>V0；>Fe2+>AF+。回答下

列问题：

（1）“焙烧”时可添加适量“盐对"NaCl-Na2s。4与帆页岩形成混合物，这样做的目的是。

（2）“滤渣I”除掉的主要杂质元素是（填元素符号）。

（3）H2c2O4作用是将VO；转化为VCP+,转化的目的是,发生的离子反应方程式为o

（4）“沉钮”时，生成NH4VO3沉淀，“步骤X”的目的是,写出嘴烧”时的化学反应方程式0

⑸以“沉钿率”（NH4V沉淀中V的质量和钢页岩中钮的质量之比）表示钢的回收率如图所示，温度高于80℃

时沉钮率下降的原因是o

5060708090100

沉淀温度/℃

23.（2024・山东日照•三模）实验室常用金属锌、CrCl3（易升华）和醋酸钠制备醋酸亚铭，醋酸亚铭晶体

的化学式为［Cr（CH3c。。入工?凡。，难溶于冷水，易溶于酸，易被空气氧化。回答下列问题：

I.制备无水CrCh（见图甲）

图甲

（1）仪器b的名称为。管式炉中有光气（COCl?）生成，其化学方程式为：

光气有剧毒，易水解，b中生成的盐是（填化学式）。

(2)反应管右端有］5cm在管式炉外，其作用是__________________________________________________

H.制备醋酸亚铭(见图乙)

⑶三颈烧瓶中生成［Cr(CH3C00)J也应。的离子方程式为；锌粒的作用.

(4)实验时用7.93gCrCl3(摩尔质量"=158.5g-moL)固体与0.75L0.2moi1一醋酸钠溶液充分反应得到

7.99g干燥纯净的［Cr(CH3co0)」.2凡0(摩尔质量M=376g.。尸)，该实验的产率为(不考虑

醋酸亚铭晶体的溶解)。

24.(2024・贵州毕节•三模)某地区原生钻矿，杂质主要含铁、硫、碑、碳等元素及石英。近年我国科技工

作者提出一种用该矿石制备CoSO「7H2。的新方法，该方法具有回收率高、污染小、成本低等优点。其工

艺流程如下：

石灰石

钻矿石f焙烧砂Ap画卜＞屐浸悭电调节pH曾叫一系列操作

滤渣1滤渣2COSO4-7H2O

已知：①在酸性水溶液中因Co"具有强氧化性，在水溶液中易转化为C02+；

②CoSO「7H2O易溶于水，难溶于乙醇。

回答下列问题：

(1)“磨细''的目的是o

(2)“焙烧”时加入石灰石，以防止产生的硫、碑氧化物气体污染环境。写出该过程中SO,与石灰石反应的化学

方程式o

(3)“酸浸”时，钻的浸出率受酸度、温度的影响，结合生产实际分析图1和图2,最佳条件是酸度为

%;温度为,原因是

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