第12讲金属材料及金属矿物的开发利用（附答案解析）-2025届化学新高考一轮考点专练

第12讲金属材料及金属矿物的开发利用

知识点细目表:

知识点考点题号题型难度

1选择题简单

铜及其化合物的性质与应用

2选择题适中

铜及其化合物

3选择题简单

铜及其化合物的制备

4流程题较难

5选择题简单

合金性质与金属材料的应用

6选择题适中

金属材料及金属矿物的开发利用

7选择题适中

金属矿物的开发利用

8流程题较难

热点精炼

知识点1铜及其化合物

考点1铜及其化合物的性质与应用

1.铜及其重要化合物在生产中有着重要的应用。辉铜矿(主要成分CU2S)可以用于制铜，制

得的粗铜通过电解法进行精炼。Cu2s与浓硝酸反应可得Cll(NO3)2oCu在02条件下能与氨

水反应生成[CU(NH3)4]2+。向稀硫酸中加入C112O,溶液变蓝色并有紫红色固体产生。2022

年诺贝尔化学奖授予了点击化学领域的三位科学家。一价铜催化的叠氮化物-焕燃环加成反

应可谓点击化学中的第一个经典之作，催化剂CuCl是白色难溶于水的化合物，溶于较浓盐

酸时生成H[CuCb](强酸),

上述叙述过程涉及的离子方程式，不正确的是

+2+

A.Cu2s与浓硝酸反应：Cu2S+6H+2NO；=2Cu+2NO21+H2St+2H.O

+2+

B.CsO溶于稀硫酸：CU2O+2H=CU+CU+H2O

C.Cu在O,存在下与氨水反应：2Cu十8NH3Hq十O2=2[Cu(NnjJ'+4OIF+6Hq

D.Q1C1溶于较浓盐酸：CuCI+Cr=lCuCl2j-

2.某课外小组为探究金属铜的还原性，进行如下实验：①将金属铜投入用HNOJ酸化的

pH=1的1.8molL-'NaNO,溶液中，现象不明显②将金属铜投入用盐酸酸化的pH=1的

().6mo|.L」FeC13溶液中，铜粉溶解，溶液变为蓝绿色③将金属铜投入用HNO,酸化的pH=1

的0.6mol.L7Pe(NC)3)3溶液中，铜粉溶解，溶液变为深棕色[经检验含Fe(NO)2,],无气泡生

成。卜.列分析正确的是

A.①说明pH=l的HNO：溶液不与铜粉反应

B.②证明氧化性Fe">Cu2+还原性Cu>Fc

2+

C.③中Fe(NO)的生成速率一定小于NO3被还原的速率

D.在①中加入少曷绿矶，铜粉可溶解，溶液变为深棕色

考点2铜及其化合物的制备

3.以含有少量杂质Fe的粗铜为原料，制备蓝矶(CuSQ-5H2。)的工艺流程如下图所示：

粗铜物质X

稀硫酸、稀硝酸-溶解一除杂—>操作Z一蓝研

气体AFe(OH)3

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

4.实验室以(NH/CCh和CU(OH)2为原料制备高纯CU2(OH)2CO3的方法如下：

(NHC2CO3溶液

Cu(OHM体庠楚u毓9

(1)“浸取”时，加料完成后，保持反应温度不变，提高铜元素浸出率的方法有(答两

点)。

(2广蒸氨”在如图所示的实验装置中进行。

试卷第2页，共6页

电磁加热搅井器

①三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为O

②实验采用三个盛有水的洗气瓶吸收尾气的目的为;与上图所示洗气瓶相比，采

用三个如图所示装置的优点为O

③实验采用真空泵持续抽气，稳定的气流有利于真空泵的使用。实验中控制反应温度由80C

升高至95℃,采用变温加热操作的原因为

⑶已知：①KjCmOHbblxKr20；

②Cu2++4NH,=[Cu(NHJ]"K=2x1013;

③沉淀速率过快时，CU(OH)2絮状沉淀易裹挟杂质。

以CuSO「5H2。固体为原料，补充完整制备纯净Cu(OH)2的实验方案：取一定质量的

CuSCKr5H2O固体分批加入蒸储水中，搅拌至完全溶解，，低温烘干。(须使用的

试剂：浓氨水、1moiL」NaOH溶液、0.Imo卜L"BaCb溶液、蒸储水)

知识点2金属材料及金属矿物的开发利用

考点1合金性质与金属材料的应用

5.下列说法不正确的是

A.生铁和钢都属于铁合金B.铝合金是用途最广的合金

C.钠钾合金的熔点比钠低D.不锈钢的硬度比纯铁大

6.锢银合金是一种具有实用价值的新型储氢合金材料。下列说法不正确的是

H2s。4溶液双斜水生石灰Cy?inex272

余W废科阿菠I-浸液T降化卜洞河一滤液1一|净化11萃Mi也水相］—

~TII

浸渣淀彻NaOH,严QSCdSCuS油俨

Co(OHbT^)—水相2一|反.取1LH2s。4溶液

油相2

纯碱溶液FcSOq溶液EDTA.P204

r3-1-A——.I

N1CO3-一|沉银卜一水和4-I反手取讣—油相3"«—|萃取2|--------

母液油相4水%3

回答下列问题：

(I)“破碎''和“酸浸”工序也可通过电解法来实现，电解装置中的阳极材料应选择

相对于“破碎”和"酸浸”，电解法的缺陷为。

(2)“氧化”的目的是0

(3)滤渣I的主要成分除AI(0H)3之外，还有(填化学式)。

(4)“沉钻”工序，CoSO,转化为Co(OH)3的离子方程式为0

(5)Ni?+、F/与EDTA均可形成稳定的环状离子，稳定性较强的是(填“NF”或

“Fe2+”)。“反萃取2”中Fe、Ni的存在形式与pH关系如图所示,该工序需控制的最佳pH

是。

0.006

0.005

0.004

0.003

0.002

0.001

0

(6)NiCO3是制备Ni◎的中间体。NiCOj和Ni(OH)押烧均可得到Ni&,前者得到的

Ni?。?比表面积更大，其原因是。

【特别提醒】

1.构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含

金属元素。合金一定是混合物，没有固定的熔、沸点。

2.常温下，多数合金是固，但钾、钠合金呈液态。

3.合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在

许多方面不同于各成分金属，不是简单加和：但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成

分金属的化学性质。

试卷第6页，共6页

参考答案：

1.A

【分析】在书写离子方程式时要遵循电荷守恒、原子守恒，若为氧化还原反应，同时还要符

合电子守恒，结合物质的存在形式及拆分原则分析判断.

【详解】A.浓硝酸具有强氧化性，Cu2s与浓硝酸反应时，硫元素的氧化产物为H2so4,

Cu为氧化为CU(NO3)2,浓硝酸被还原为NO2气体，同时反应产生H20,根据电子守恒、电

+2+

荷守恒、原子守恒，可得反应的离子方程式应该为：Cu2S+12H+10N03=2CU+1ON021+SO；-

+6H2O,A项错误。

B.C112O在酸性条件下会发生歧化反应，产生Cu、Cu2-.H2O,则C112O加入到稀硫酸中，

+2+

反应产生Cu单质、CuSOj、H2O,离子方程式为：CU2O+2H=CU+CU+H2O,B正确；

C.Cu在02存在下能与氨水反应生成[CU(NH3)4]2+,在碱性环境中，02得到电子转化生成

0H,离子方程式应该为：2CU+O)+8NHR・H，O=[CU(NHMF++4OH+6H，O,C正确：

D.CuQ是白色难溶于水的化合物，溶于较浓盐酸时生成强酸H[CuCL],则该反应的离子

方程式应该为：cuci+cr=[cuci2]-,D正确；

故合理选项是Ao

2.D

【分析】铜与浓硝酸、稀硝酸均可以发生反应，生成硝酸铜，而在酸性条件下，硝酸根具有

强氧化性，据此作答。

【详解】A.实验①可能因为pH=l的HNO]溶液与铜粉反应慢，现象不明显，A错误。

B.②中发生反应2Fc"+Cu-2F/+Cu",根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，

还原剂的还原性强于还原产物的还原性，氧化性FeA>C/+,还原性Cu>Fe”,B错误：

C.③中发生反应a.2Fc"-t-Cu—2Fc2-+Cu',反应b.3Fc"+4H，+NO；-3Fc"+NOT+2HQ、

反应c.Fe2++NO=Fe(NO)2+,由题干知③中无气泡产生，则说明反应b的反应速率小于

或等于反应c,即Fe(NO)"的生成速率大于或等于NO,被还原的速率，C错误；

D.在①中加入少量绿机，根据C项，先发生反应b产生Fe",Fe‘+再与铜反应，故铜粉可

溶解，溶液变为深棕色，D正确；

故答案选D。

答案第I页，共5页

3.A

【分析】粗铜加稀硫酸、稀硝酸溶解，得NO和铜离子的溶液，往溶液中加物质X沉淀Fe3+,

过滤，所得浓液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得蓝机。

+2+

【详解】A.“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,ig3Cw+8H+2NO3=3CM+2NOT-F4H2O

可知，要使H+与NO?的物质的最比为4:1(8:2),则理论上H2s0,和HNO.a的物质的鼠之比为

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QP+,即生成Cu(0H)2沉淀，使蓝矶产量降低，故

C错误；

D.“操作Z”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，故D错误；

故答案为：A。

4.(1)加快搅拌速率、延长浸取时间

(2)2Cu(NH3),CO,+H2O=CU2(OH)2CO,+C021+4NH3T提高氨气吸收率，

防止污染空气增大气体与水的接触面积，提高氨气吸收率；组装简单且气密性更好

反应初期反应物浓度高，温度较低可避免分解产生气体的速率过快；随着反应物浓度降低,

升高温度有利于提高分解产生气体的速率，以上均有利于获得稳定的气流

(3)边搅拌边向溶液中滴加浓气水至产生的沉淀完仝溶解，滴加ImolLiNaOH溶液，直至向

静置后的上层清液中继续滴加NaOH溶液无沉淀生成，过滤；用蒸储水洗涤沉淀，直至向

最后一次洗涤滤液中滴加O.lmolL」BaCb溶液无明显现象

【分析】以(NHSCCh和Cu(0H)2为原料制备高纯Cs(OH)2c03时，先将(NH/CCh溶液加

入CU(OH)2固体中进行浸取,得到CU(NH3)2CO3溶液,再进行蒸氨,便可得到CU2(OH)2CO3O

【详解】(1)“浸取”时，加料完成后，保持反应温度不变，可通过增大接触时间、增大接触

面枳提高铜元素浸出率，具体方法有：加快搅拌速率、延长浸取时间。

(2)①三颈烧瓶中，通过蒸氨，Cu(NH3)2CO3转化为Cu2(0H)2co3,同时生成二氧化碳气

体，发生反应的化学方程式为2Cu(NH3)2CC>3+H?O±CU2(OH)2c。3J+C02TMNH3T。

②实验产生的氨气是大气污染物，需要进行处理，以防污染大气，则采用三个盛有水的洗气

瓶吸收尾气的目的为提高氨气吸收率，防止污染空气；图中装置为一整体，不需另加导管,

答案第2页，共5页

且密封性好，氨气与水的接触面积大，吸收效果好，则与上图所示洗气瓶相比，采用三个如

图所示装置的优点为:增大气体与水的接触面积，提高氨气吸收率;组装简单且气密性更好。

③在整个蒸氨过程中，溶液的浓度由大到小，实验中控制反应温度由80℃升高至95℃,可

控制气体的生成速率，则采用变温加热操作的原因为：反应初期反应物浓度高，温度较低可

避免分解产生气体的速率过快；随着反应物浓度降低，升高温度有利「提高分解产生气体的

速率，以上均有利于获得稳定的气流。

(3)以CUS6-5H2O固体为原料制备纯净Cu(OH”，若直接滴力UNaOH,生成Cu(OH)2的速

率过快,Cu(OH”絮状沉淀易裹挟杂质，若先将C/+转化为［Cu(NH3)4p+,再转化为CU(OH)2,

可控制生成CU(OH)2的速率，使Cu(OH”缓慢生成，则实验方案为:取一定质量的CUSOT5H2O

固体分批加入蒸储水中，搅拌至完全溶解，边搅拌边向溶液中滴加浓氨水至产生的沉淀完全

溶解，滴加Imo卜L"NaOH溶液，直至向静置后的上层清液中继续滴加NaOH溶液无沉淀生

成，过滤：用蒸馆水洗涤沉淀，直至向最后一次洗涤滤液中滴加O.lmoHJBaCb溶液无明

显现象，低温烘干。

【点睛】须使用的试剂：浓氨水，也暗示我们在设计实验方案时，应往CuSCU溶液中先加

入氨水。

5.B

【详解】A.生铁和钢都属于铁碳合金，故A正确；

B.铁合金是用途最广的合金，故B错误；

C.合金的熔点一般比成分金属的熔点低，钾钠合金常温下呈液态，熔点比钠低，故C正确；

D.合金的硬度一般比成分金属的硬度大，不锈钢的硬度比纯铁大，故D正确；

故选Bo

6.D

【详解】A.锢银合金能大量吸收H2,并与Hz结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又

容易分解，所以可用作储氢材料，A正确；

B.银是28号元素，属于过渡元素，位于元素周期表d区，B正确：

C.氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点，C正确；

D.合金的熔点一般比各戊分金属的熔点低，但不是一定低，比如汞合金的熔点比汞高，D

错误；

故选Do

7.A

答案第3页，共5页

【分析】含钻废料(成分为CoO、Co2O3,含少量Fcq八ALO八SiC>2等杂质)通硫酸、二氧

化硫“酸浸”，SiO2不发生反应，过滤得滤渣I为SiO2,滤液中含有C02+、Fe2+>A产等，

加氯酸钠溶液把Fe"氧化为Fe3+、加碳酸钠调节pH除去杂质Fe-"、Al3+,生成Fe(OH)3、

A1(OH)3沉淀(滤渣II)；滤液中加入碳酸氢钱、氨水"沉钳’生成COB%沉淀，经一系列操作

得到纯净的CoCO一

3+

【详解】A.根据信息②，氧化性:CO>H2O2>C12,Co*能氧化盐酸，则"酸浸”时，不

可用盐酸代替硫酸，A错误；

B.硫酸可溶解金属氧化物，过氧化氢能将C03+还原为C02+,则“酸浸”和“氧化”两步可合并，

可使用稀硫酸和Hq2,B正确；

C.除杂时要使Fc3\AI3+玩淀完全生成Fe(OH)3、A1(OH)3沉淀、但C02+不能沉淀，常温下，

46-5462

Co(OH)2完全沉淀时pH=9.4,c(OH)=10mol-L>,则KsP[Co(OH)2]=10xl.0x(10)=10

_,4-2,“调pH”除杂时溶液中若c(Co2+)=0.1molL,Mc(OH-)=

mol-L_1=1.0xIO-66mol-,此时溶液pH=7.4,即应控制溶液的pH《7.4可避免

Co2+产生沉淀，则结合表格数据可知，除杂时需调pH佗范围为5.2〜7.4,C正确；

D.“沉钻”生成CoCO,沉淀，需过滤，贝广一系列操作”用到的硅酸盐仪器有漏斗、玻腐棒、

烧杯，D正确；

选Ao

8.(1)银钻合金废料电解法需要消耗大量的电能，成本较高

(2)将亚铁离子氧化为铁离子，以便在后续调节pH时将铁离子转化为氢氧化铁沉淀

(3)Fe(OH)3

2+

(4)2CO+C1O+4OH+H2O=2CO(OH)31+CI-

(5)Fe2+3

(6)NiCCh煨烧生成NizCh的同时生成CO2气体,CO2气体受热逸出导致生成NizCh疏松多孔，

比表面积更大

【分析】银、钻合金废料破碎后加入硫酸酸浸，Co、Ni等金属及其氧化物转化为对应的