考点17金属的冶炼方法金属材料（核心考点归纳）（原卷版）

考点17金属的冶炼方法金属材料

【核心考点梳理】

一、金属的存在形式与金属的冶炼

i.金属的存在形式

⑴游离态：以单质形式存在，比如自然金和自然银等。

(2)化合态：以化合态形式存在，比如铁元素存在于赤铁矿中，铝元素存在于铝土矿中等。

(3)还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、镒等。

2.金属的存在形式与其活动性的关系

(1)活动性较强的金属，以各种各样的化合态存在于自然界中。

(2)活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。

3.铁、银元素的存在形式

(1)铁元素在自然界中存在形式既有游离态也有化合态，主要以化合态的形式存在。铁元素有单质(主要存在

于陨石中)氧化物和硫酸盐等存在形式.

⑵银元素有自然银、辉银矿(Ag?S)、硫银矿(Ag?Te)等存在形式。

4.金属冶炼

(1)定义：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。

(2)金属的冶炼方法

①热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。

例如：2Ag2O^4Ag+O2t，2HgO=2Hg+O2To

②高温还原法：用还原剂(CO、C、H?和活泼金属等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜

之间的大多数金属。

例如：2Al+Cr2O3®®2Cr+ALO3。

③电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。

例如：MgCb(熔融)通里Mg+CbT，

2NaCl(熔融)遵些2Na+CLf,

通电

2AbC)3(熔融)正布布4A1+3O2T。

2.铁的冶炼

(1)高炉炼铁

①原料：铁矿石、焦炭、石灰石等。

②设备：炼铁高炉。

③原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。

④冶炼过程

J-CQ罂co?

r।

1还原剂的生成卜

-^C+CO2=2CO

।铁矿w的还原卜

--FGOX+BCO理2Fe+3c。2

r-CaCO:,=CaO4co2t

1炉渣京生成卜

"1-CaO+SiO2=CaSiO,

（2）铝热法炼铁

铝热反应实验中的有关问题

厂镁带:为铝热反应提供高温条件

卜春一氯酸钾：产生辄气，引发反应

实验装置V

V—内置.依化铁和铝粉的混合物

q

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

实验现象粉在较高温度下发生剧烈的反应；

②纸漏斗的下部被烧穿，畲熔融物落入沙中

高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式：

实验结论

Fe2O3+2Al==2Fe4-Al2O3

①冶炼熔点较高、活动性弱于A1的金属，如帆、格、镒、鸽等。

原理应用

②金属焊接，如焊接钢轨等

例I.（2022•北京•汇文中学高一期中）下列关于金属格炼方法叙述不正确的是

A.用电解熔融AICL的方法来冶炼铝

B.一些不活泼的金属，如Hg、Ag,可以用加热分解它们氧化物的方法来冶炼

C.在高温下C、CO、Al等还原剂可以将FezO3还为Fe

A

D.火法炼铜（Cu2S+C）2=2Cu+SO2）中，得至I」1molCu转移3mol电子

例2.（2022・河北•石家庄市第二十二中学高一阶段练习）下列关于金属冶炼的说法中正确的是

A.铝热反应可用于工业冶炼高熔点金属，如Fc、Cr、Mn等

B.电解NaCl溶液可制得金属钠

C.工业上可用含Cu2s的矿石和氧化剂O2反应冶炼Cu

D.工业冶炼铝时，加冰晶石的主要作用是提高铝的产量

例3.（2023春・江苏南通・高一统考阶段练习）俗名往往反映了物质的组成、性质或用途。下列对物质俗名

的理解下无碘的是

A.烧碱：NaOH具有可燃性B.食盐：NaCl可用作食品调味剂

C.铁红；FeKX，可用作红色颜料D.水银；常温下强白色的汞为液态

例4.(2023春•高一课时练习)从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图

表示了3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，主要取决于

A.金属的导电性强弱B.金属在地壳中的含量多少

C.金属的化合价高低D.金属的活动性强弱

【核心归纳】

1.下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。

约2()(弋,^^()0年前|I'AOO。年前

KNaMgAlZn摩SnPb(H)CuHgAgAu

年前|

铜、锡、铁、铝被人类开发利用的大致年限

(1)新石器中期，在我国的河北和甘肃等地就已用自然铜来打制铜器，俄罗斯和意大利都有自然铜的矿产地。

但很少听闻关于自然铁，铁的金属活动性较铜强，自然界中没有自然铁，自然铁主要存在于陨石中。

(2)根据以上金属的活动性和人类开发利用这些金属时间的数据，可以发现金属的活动性越弱，人类开发、

利用它的时间越早：金属的活动性越强，人类开发、利用它的汨间越迟。

2.金属的冶炼方法与金属活动性的关系

KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu

电廨法商温还原法热分解法物理梃炼法

在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。

例如：CuSO4+Fe=Cu+FeS04o

【典型例题】

二、金属材料的性能、合金及其应用、无机非金属材料

1.金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来

分析C

使用要求材料性能

体现出一些力学性能延展性、硬度、塑性等

起到导热和导电的作用,而且能够在金属材料的密度、熔点、导电性、导

金属材料一定温度范围内稳定工作热性等物理性能密切相关

在使用过程中不可避免地会暴露在

具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能

空气中，或者接触到一些化学药品

从金属原材料到最后的金属产品，加可铸性、可锻性、切削加工性等工艺

工成型这一步骤必不可少性能

2.合金

将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）共熔可制备出特殊的金属材料，这

概念

种材料叫作合金

硬度硬度一般直工它的成分金属

性能熔点熔点一般低工它的成分金属

与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能

举例在焊接电子元件中使用的煤锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金

3.常见的合金

（1）铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的蛔、镁、毓等，密度小，强度大，

具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。

（2）武德合金

由锡（熔点232℃）、钮（熔点271℃）、镉（熔点321℃）和铅（熔点327℃）等金属按照一定的质量比制成的，熔

点只有67C,它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。

（3）银铭铝铁、银铝铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。

（4）铁合金

不锈钢是一种重要的合金钢，主要的合金元素是钱（占12%〜32%）,在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀

能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。

（5）钛合金

①钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，

即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。

②应用

钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和

通信设备等领域。

【典型例题】

例I.（2022・全国•高一课时练习）改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的

是（）

A.蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素

B.港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能

C.国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料

D.中国天眼传输信息用的光纤材料是高纯硅

例2.（2022•江苏•高一阶段练习）下列物质中，不属于合金的是（）

A.硬铝B.黄铜C.钢铁D.水银

例3.（2022・河北张家口•高一期末）钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多

优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性

根据它们的主要性能，下列用途不切实际的是（）

A.用来作保险丝B.用于制造航天飞机

C.用来制造人造骨D.用于家庭装修，制作钛合金装饰门

【核心归纳】无机非金属材料

1.传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。

2.半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各

个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。

3.光导纤维

光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。光导纤维

导光能力非常强，一条光缆由，万条光导纤维组成，因此可以利用其传输大单的信息。用光缆代替普通的

金属通信电缆可以节约大量有色金属。

4.新型陶瓷材料

新型陶镜分为结构陶瓷和功能陶兖两大类。结构陶窗具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构

陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物（如氧化铝陶瓷）和高温非氧化物（如氮化硅陶瓷）两大类。功能陶瓷

具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钢和钛酸铅。

【考点达标随堂练】

I.（2023•内蒙古•高一统考学业考试）铝能用于冶炼难熔金属（如Fc、Mn）,这是因为铝

A.熔点低B.导电性好

C.既能与强酸反应又能与强碱反应D.还原性强，反应中放大量的热

2.（2022・浙江舟山•舟山中学校考模拟预测）有关铝及其化合物的说法正确的是

A.铝片可与冷水剧烈反应B.铝热反应放出的热量使生成的铁熔化

C.氧化铝是碱性氧化物D.氢氧化铝能溶于稀氨水

3.（2023春江苏宿迁高一校考阶段练习）下列性质中，不属于金属的物理性质的是

A.反应中易失去电子B.良好的延展性

C.良好的导电性和传热性D.有光泽

4.（2021秋•广西桂林•高二校考期中）下列金属冶炼的反应原理，不正确的是

高温

A.2NaQ（熔融）^2Na+C12TB.Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2

A

C.HgS=Hg+SD.2AlCb（熔融=2AI+3C12T

5.（2022春•福建莆田•高一莆田-•中校考期末）下列说法不正确的是

A.有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂

B.用电解熔融NaCI的方法来冶炼金属钠

C.可用焦炭或一氧,化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝

D.回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物

6.（2022春•陕西宝鸡•高一统考期末）下列化学方程式和冶炼方法，能体现对应金属的常见冶炼原理的是

A.Fe2O3+3CO=~~=2Fe+3c。2（高炉炼铁）B.2AlCh=---------=2AI+3C12（电解炼铝）

由解

C.2Ag2。^----~=4Ag+Ch（电解法炼银）

D.NaCI（熔融）+K-温Na（熔融）+KC1（还原法炼金属钠）

7.12022春・陕西宝鸡•高一统考期末）野外焊接钢轨原理常用如图所示装置示意，如图。镁条引燃混合物后,

反应非常剧烈，火星四射，有熔融铁珠落入沙子中。则下列叙述错误的是

/—镁条

、［纸漏斗

氧化铁与铝粉

的混合物

沙子

A.该反应属于置换反应

B.有“熔融铁珠”生成说明该反应放出大量的热

C.该反应的化学能主要转化为热能

点燃

D.该反应化学方程式为：3Mg+Fe2O3^=2Fe+3MgO

8.（2022春•陕西西安・高一统考期末）冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气（或氢气，或一

氧化碳）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。（I）工业电解氯化钠得金属钠：（II）

湿法炼铜：（IH）铝热法炼格：（N）高炉炼铁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是

A.（I）用①B.（II）用③C.（HI）用③D.（IV）用②

9.12022春・山西太原•高一统考期末）铝热反应的原理被广泛用于焊接钢轨、冶炼金属、制作传统烟火剂等，

对于焊接钢轨的铝热反应，分析正确的是

A.该反应属于吸热反应B.总能量：反应物,生成物

C.此方法的优点是消耗的能量少D.反应是2Fe+Al?（）3迪2A1+F°2（）3

10.（2023秋•云南昆明・高一云南师大附中校考期末）下列叙述正确的是

A.钠元素和铁元素在自然界中均只以化合态形式存在

B.金属活动性较强的金属一定可以将位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来

C.离子化合物中可能含有共价键

D.CO2的水溶液能导电，所以CO?是电解质

11.（2022春・江苏徐州♦高一校考期中）下列说法不正砸的是

A.常温下钠和钾的合金呈液态，可用作快中子反应堆的导热剂B.铁粉和氧化铝可用于焊接铁轨

C.硫酸可用于金属材料表面的清洗D.极少量的NO能促进血管扩张，防止栓塞

12.（2022春•新疆克拉玛依•高・克拉玛依市高级中学校考期末）工业冶炼镁的反应：

MgCl/熔融）幽Mg+C1J,卜列金属的冶炼方法与其相同的是

A.CaB.FeC.CuD.Ag

13.（2023春・山东枣庄•高一统考期中）下列说法错误的是

A.可利用铝热反应焊接钢轨B.石英坨烟耐高温，可用来加热熔化烧碱、纯碱等固体

C.用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品D.氢氧化铝可用于中和过多胃酸

14.（2023春・福建泉州•高一校联考期中）化学与人类历史、生产生活密切相关。下列有关说法不正确的是

A.“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹的燃放涉及氧化还原反应

B.人类可以利用铝热反应的原理焊接铁轨，也可以冶炼金属V、Cr>Mg等

C.家用铝制器皿不宜用来蒸煮或长时间盛装酸性或碱性的食物

D.指南针是我国的四大发明之一，制造指南针的磁性物质是代3。4

15.（2023春•高一课时练习）某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼

的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中“。查阅《化学手册》知：Al、AI2O3、Fc、FC2O3的熔

点、沸点数据如表所示：

物质A1AhOiFeFezCh

熔点/℃660205415351462

沸点/℃246729802750—

（1）该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点

比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：（填“合理”或“不合

理，

（2）洛铝与FezCh混合后放入漏斗中，然后引发铝热反应的实验操作是。

（3）设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是,

反应的离子方程式为o

（4）实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是（填序号）。

A.浓硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.氢氧化钠溶液

16.(2022春・河南洛阳・高・统考期末)海洋是生命的摇篮，浩瀚的海洋中蕴藏着丰富的资源。人们可以从

海水中提取淡水和制得一些重要的化工产品。从海水提澳工艺流程如下图所示：

酸和氯气二氧化硫和水

空气氨气和水蒸气

⑴工业上通过MgCl?制备Mg,常用的冶炼方法是。通入热空气吹出耻，利用了澳的(填

序号)。

A.氧化性B.还原性C.挥发性D.腐蚀性

(2)写出吸收塔中反应的离子方程式。

(3)某同学提出，证明澳化氢溶液中含有溟离子的实验方案是：取出少量溶液，先加入过量新制氯水，再加

入KI淀粉溶液，观察溶液是否变蓝色。该方案是否合理并简述理由。

(4)蒸偌塔在蒸储过程中，温度应控制在80〜90℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因o

(5)从海水中获得淡水的主要方法有电渗析法、离子交换法和(填一种)。离子交换法净化水的过程如图

所示。下列说法正确的是(填序号)。

待净化水一

A.经过阳离子交换树脂后，水中阳离子总数减少

B.通过阴离子交换树脂后，水中只有SO：被除去

C.通过净化处理后的水，导电性增强

D.阴离子交换树脂填充段存在反应：(「+011-=也0

17.(2022秋・湖南株洲•高一株洲市第一中学校考阶段练习)钵及其化合物主要用于钛矿的开采、铳铁冶炼、

化肥和医药等领域。

(1)早期冶炼金属Mn的一种方法是先燃烧软镭矿(主要成分为MnO”生成Mn3O4,再利用铝热反应制备金属

Mn,该铝热反应的化学方程式为—。

(2)工业上通常采用软钛矿与KOH固体在空气中共热生成KzMnCU,再通入C02的方法制备KMnO』。

各物质的溶解度如表所示:

温度/C物质0