第四章 第17节 金属材料及金属冶炼、铜（学生版）

第四章金属及其化合物

第17讲金属材料及金属冶炼铜

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目核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点

考点1金属材料及金属冶炼★★★☆☆

考点2铜及其化合物★★★☆☆

（星级越高，重要程度越高）

也限时训练挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯

考点1金属材料及金属冶炼

1.金属材料分类

「黑色金属材料：铁、馅、钵以及它们的合金

有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属

一及其合金

2.合金

彳不_由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）

空少-熔合而成的具有金属酢性的物质

小病—合金具有不同于各成分金属的物理、

弋”-化学或机械性能

大多数合金的熔点比它的各成分金属

的性

4蕨A大多数合金的硬度比它的各成分金属

^的硬度大

3.金属冶炼

（1）金属冶炼的实质

金属的冶炼过程就是把金属从—态还原为一态的过程。即：（写反应通式，用M

表示金属）。

（2）金属冶炼的一般方法

电解热还原热分解

----------金属活动性逐渐减弱---------二

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg

冶炼方法主要反应原理（举例）

△

热分解法

2HgO_________

高温

FC2O3+3CO_________（局炉炼铁）

高温

热还

WO3+3H2

原法

高温

Fe2O3+2AI_________

（铝热法炼铁）

电解

2Al2。3（熔融）冰晶石_____________

电解法电解

MgCb（熔融）_________

电解

2Na。（熔融）__________

4.应用金属活动性顺序表整合金属的性质

金属活K、Ca、Fe、Sn>Cu、Pl、

MgAl、Zn

动性顺序NaPb(H)Hg、AgAu

常温下易被氧化，

常温下一般生成致密的氧化膜（铁在潮湿

与。2点燃生成过氧化加热

的空气中生成疏松的铁锈,不能保护内部

反应物或其他复杂氧化合

金属）

化物

与执有碱存与高温

与HO常温下生成碱和不反应

2水反在与水水蒸气不反应

反应氢气

应反应反应

与非氧

化性酸生成盐和氢气生成盐和氢气不反应

反应

与盐溶先与水反应，生成

排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来

液反应的碱再与盐反应

【小试牛刀】

微考点1金属材料的性能及应用

1.（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.银格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

2.（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

3.（2024・广西高考适应性考试）下列广西优秀传统工艺品中，主要由合金材料制成的是（）

01

A.壮乡铜鼓B.绣球C.妮兴陶D.壮锦

微考点2金属活动性与冶炼方法的关系

4.（2025•福建五校联考）《天工开物》中记载了铜的开采与冶炼：凡铜砂……淘洗去土滓，然后入炉煎

炼，其熏蒸旁溢者为自然铜……色似干银泥……凡铜质有数种：有与铅同体者，其煎炼炉法，傍通高

低二孔，铅质先化，从上孔流出。下列有关说法错误的是（）

A.“淘洗去土滓”属于原料的富集

B.炼制所得自然铜为合金

C.铜与铅混合物的分离过程利用了物质的熔点不同

D.可用热分解法冶炼铜

5.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)铝热法炼倍；(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)—0B.(II)—®

C.(Ill)—@D.(IV)—④

6.《秋浦歌》中的一首“炉火照天地，红星乱紫烟。赧郎明月夜，歌曲动寒川''描写的是我国古代劳动

人民“冶炼金属”的热烈场面。卜列有关金属冶炼的说法错误的是()

A.应用热还原法可以冶炼铁

B.应用铝热法可以冶炼镁

C.应用电解法可以冶炼铝

D.应用热分解法可以冶炼汞

考点2铜及其化合物

1.铜单质的性质

(1)物理性质：铜是色固体，具有良好的延展性、性和性，不能被磁铁吸引。

(2)化学性质

非氧化性酸

小反应

潮湿空气酸

CU,|()H)2CO5<

Cu()汉①

气化性懒(：产+非金

作金属属毓化物

CUCL^L

单质

Cu,S

④某些盐溶液，QB

写出图中下列反应的化学方程式:

①在潮湿空气中反应：(绿色固体)。

②与S反应：0

写出图中下列反应的离子方程式：

③与稀硝酸反应：；与浓硝酸反应：

④与FeCh溶液反应:

2.氧化铜和氧化亚铜

名称氧化铜氧化亚铜

颜色里色砖红色

与酸反应+2++2+

(FT)CUO4-2H=CU+H2OCU2O4-2H=CU4-CU-I-H2O

与反应

H?CUO+H2^=CU+H2OCu2O+H2=^=2CU+H20

转化关系4CuO皇典2CU2O+O2T

3.氢氧化铜

⑴物理性质：蓝色固体，溶于水。

(2)化学性质(写出化学方程式)

反应①：。

反应②：O

4.铜盐

(1)CU2(OH)2c03名称为是铜绿、孔雀石的主要成分，是铜在潮湿空气中被锈蚀的结果。

(X(()H),C(),=2Cu(>+C()t+H,()

:2

CU2(()H)2CO^—

2

1ACu2(0l!)2CO,+4II-=2Cu*+C(),］+311,0

(2)CuSOv5H2O俗称、o无水C11SO4遇水变蓝色，可用于检验水的存在。

【小试牛刀】

微考点1铜及其化合物的性质

1.(2025•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CuCL的生成

C.将CuCb溶液在蒸发皿中加热蒸干，可得到无水CuCb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

2.(2()25.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Cii2(OH)2co3。下列说法错误的是()

A.基态铜原子核外电子有15和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FeCh溶液浸泡青铜器来清洗青铜器的铜锈

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)幼米铜是性能优异的超导材料，工业上以辉铜矿(主要成分为CsS)为原料制备纳米铜粉，Cu2s中铜

元素的化合价为o

(2)无水CuSCh常用于检验物质中是否含有水，吸水后会形成_______色晶体，俗称o

(3)CU2(OH)2cCh的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主耍成分，受热分解可生成黑色的CuO,化

学方程式为______________________________________

____________________________________________________________________0

(4)CuCL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CuCb,Fe3+对该反

应有催化作用，其催化原理如图所示。M，为o

⑸CuQ广泛应用于化工和印染等行业。在高于300℃,HC1气流中热分解CuCLQHzO可以制备CuCl,

其中HC1的作用是______________________________

微考点2铜及其化合物性质探究及制备实验

4.(2025•山西太原高三检测)实验小组探究Cu和Fe(NCh)3溶液的反应原理。

⑴配制溶液。

_1

用Fe(NO3)3-9H2O标准试剂配制100mL0.500mol-LFe(NO3)3溶液,下列仪器中无需使用的有

(填名称)。

(2)Fe(NCh)3溶液成分探究。

甲同学认为溶质离子主要成分为Fe3+和NO*,乙同学认为还有H+,于是用(填仪器名称)测得

0.500mol-L-1Fe(NO3)3溶液pH为1.10。

⑶提出假设。

假设i：,发生反应Cu+2Fe3^Cu21+2Fc2'；

假设ii：NO3■将Cu氧化，发生反应3CU+2NO5+8H'=3CU2++2NOT+4Hq。

(4)实验探究。

实验I：向0.500molL」Fe(N03)3溶液中加入过量铜粉并充分振荡，溶液变成深棕色，无气泡产生。

实验小组通过实验证明了反应中有Fe?+生成，实验方案为

实验II：向pH=1.10的溶液中加入过量铜粉并充分振荡，无明显现象。

综合实验I和实验II可知，假设(填“i”或“ii”)成立。

(5)杳阅资料知，铜粉与Fe(N03b溶液可能涉及的反应有：

12+

反应①：3CU+2NO3+8H=3CU+2N0t+4H2OK=桃?'速率很小)

反应②：Cu+2Fe3+=Cu2++2FC2+K=10由(速率较大)

反应③：4Fe2++NOJ+4H+=3Fe3++[Fe(NO)F(深棕色)+2比0K=速率很大)

反应④：[Fe(NO)F+(深棕色)=Fe2++NOf

(i)对反应①来说，Fe2+起到的作用为：

为验证这一作用，设计实验方案为___________________________________

(ii)实验【反应中无论Cu过量多少，始终都能检测到Fe3+的存在，原因是

5.(2025•河北衡水高三检测)碱式碳酸铜又名孔雀石，主要成分为CuKOH)2c03,呈绿色，是一种具有

广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备少量碱式碳酸铜。

试剂：0.25mol.LrNa2c。3溶液、0.5molL」NaOH溶液、0.5moIL〔Cu(N()3)2溶液各100mL。

实验1：探究CU(NO3)2与NaOH和Na2CO3溶液配比

取三种反应溶液，以表中的比例混合，在6()℃条件下进行实验，并观察现象。

编号1234

V[Cu（NO3）2溶液]/mL2222

V（NaOH溶液）/mL2222

V（Na2cO3溶液）/mL2.82.421.6

沉淀数量+++++++++

沉淀颜色蓝色蓝色浅绿色浅绿色

注：“+”越多表示沉淀的相对量越多。

实验2：探究反应温度

按上述实验得到的合适反应液用量，在不同温度下进行实验，并观察现象。

反应温度/℃沉淀数量沉淀颜色

25++++蓝色

40十十十十蓝色

60+浅绿色

75++绿色

80+++绿色(少量黑色)

实验3：制备碱式碳酸铜

按最佳物料比取50mL0.5mo卜WCu(NCh)2溶液、50mL0.5molfNaOH溶液和相应体积的0.25

mol-LiNa’CCh溶液，在最佳反应温度下进行实验，待反应完全后，静置.、过滤、洗涤、干燥后，得

至I」2.5g产品。

请回答下列问题：

(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有

(2)制备碱式碳酸铜时，，CU(NO3)2>NaOH和Na2cO3的最佳物质的量之比为,最佳反应温度

为,本实验的加热方式为o

(3)清写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式：

(4)实验2中在80℃反应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是

(5)简述实验3中洗涤沉淀的操作：_____________________________________

(6)本实验的产率为%(保留三位有效数字)。

【真题挑战】

1.（2024.黑、吉、辽卷，13,3分）某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的C「并制备Zn,流程如下。“脱氯”

步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是（）

HSO,锌浸出液

，厂工,I,

铜屑T法铜|——>|I—>脱氯液

CuCI固体

锌浸出液中相关成分（其他成分无干扰）

离子Zn2+Cu2+cr

浓度（g-L、）1450.031

A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全

+2+

B.“浸铜”反应：2Cu+4H+H;O2=2CU+Hzf+2H2O

C.“脱氯”反应：CU+CU2+4-2CF=2CUCI

D.脱氯液净化后电解，可在阳极得到Zn

2.（2024.江西卷,83分）从CPU针脚（含有铜、银和钻等金属）中回收金的实验步骤如下图.下列说法

错误的是（）

KIW：II,（：（M）H

A.将CPU针脚粉碎可加速溶解

B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行

C.富集后，KIAuBr,］主要存在于滤液中

D.还原步骤中有SO『生成

3.（2（）21•河北选择考）“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“钢铁是杂炼生猱作刀镰者”。“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FezCh

4.（2023・辽宁卷，10）某工厂采月如下工艺制备Cr（OH）3，已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在，下列

说法错误的是（）

淀渣戏液②

A.“焙烧”中产生CO?

B.滤渣的主要成分为Fe（OH）2

C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrOf

D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用

5.（2022.湖北卷，3）武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器

物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。下列说法错误的是（）

A.鎏金工艺利用了汞的挥发性

B.鎏金工艺中金发生了化学反应

C.鎏金工艺的原理可用于金的富集

D.用电化学方法也可实现铜上覆金

【限时训练】（限时：60分钟）

［分值：100分J

（选择题1~14题，每小题5分，共70分）

1.（2024.湖北孝感模拟）我国古典文献中有丰富的化学知识。《格占要论》云：输石，自然铜之精也。今

炉甘石（主要成分ZnCCh）炼成者，假输也。崔昉《外丹本草》云：铜一斤，炉甘石一斤，炼之成（假）输

石。下列说法错误的是（）

A.假输石比输石更方便冲压成型

B.假输石的炼制过程会有气体产生

C.假输石的主要材质为合金

D.假输石的炼制过程涉及氧化还原反应

2.金属的冶炼一般用热分解法、热还原法和电解法，选用冶炼方法的依据主要是（）

A.金属在自然界里存在的形式

B.金属元素在地壳中的含量

C.金属阳离子得电子的能力

D.金属熔点的高低

3.“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂

边揉搓铜器，铜表面逐渐变黑，银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是（）

A.铜的金属活动性大于银

B.通过揉搓可提供电解质溶液

C.银丝可长时间保持光亮

D.用铝丝代替银丝，铜也会变黑

4.据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上

绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指（）

A.CuOB.CU2O

C.CuD.CU2（OH）2CO；

5.下列铜及其化合物的性质与用途具有对应关系的是（）

A.铜单质具有延展性，可用于传输电流

B.CuzO的熔、沸点较高，可用于催化反应

C.Cu（OH）2具有氧化性，可用于检验醛基

D.CuSOg能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒

6.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）铝热法炼铭；（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）—①B.（II）—（2）

C.（III）—@D.（IV）—@

7.（2024.山东模拟预测）铺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（）

A.锢银合金能大量吸收H?形成金属氢化物

B.银属于过渡元素，位于元素周期表d区

C.氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点

D.合金的熔点一定比各成分金属的熔点低

8.（2024.河北衡水模拟）以含有少量杂质Fe的粗铜为原料，制备蓝研（CuSO^H?。）的工艺流程如图所示:

粗铜物质x

股2」僦M痴泛一蓝矶

稀硝酸

气在AFe（OH）;l

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

9.金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是（）

电解

A.用电解法制取金属钠：2NaQ（熔融）=_2Na+Cl2t

B.用Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti：2Mg+TiCL（熔融）记Ti+2MgCl2

高温

C.用A1作还原剂冶炼金属V：3VzOs+lOAl1~16V+5Al2O3

高温

D.用比作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O+H2_2Ag+H2O

10.向C11SO4溶液中加入H2O2溶液，很快有大量气体逸出，同时放热，一段时间后，蓝色溶液变为红

色浑浊（CsO）,继续加入H2O2溶液，红色浑浊又变为蓝色溶液，这个反应可以反复多次。下列关于上

述过程的说法不正确的是（）

A.Cu?十将山。2还原为。2

B.HzCh既表现氧化性乂表现还原性

C.Cu2+是分解反应的催化剂

+2+

D.发生了反应：Cu2O+H2O2+4H=2CU+3H2O

11.某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：

足■溶液A

方案I:铜铝混合物充分反应‘测量生成气体的体积；

足■溶液B

方案H：铜铝混合物测量剩余固体的质量。

下列有关判断不正确的是（）

A.溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液

B.若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小

C.溶液A和B均可选用稀硝酸

D.实验室中方案II更便于实施

12.钛合金广泛应用于航空航海领域。钛铁矿（其中Ti为+4价）在高温下经氯化得到四氯化钛，再制取

金属钛的流程如图所示。下列说法正确的是（）

焦炭Cl2有毒气体

Ti

FeTiO」+'bT©,加气爆800七

FeCI,

A.钛合金比纯钛熔点高

B.氯化过程中FeCb既是氧化产物又是还原产物

C.制取金属钛时，可用CO2替代Ar以隔绝空气

D.若制取1mol金属钛，则氯化过程中转移电子的物质的量至少为4mol

13.高铜酸钠NaCuO?是一种黑色难溶于水的固体，酸性或高温条件下不稳定。下列关于该化合物推测

不合理的是（）

A.有较强的氧化性

B.属于钠盐

C.可与酸反应

D.隔绝空气加强热，可能只生成CuO、Na2O

14.用废铜屑（含Cu、CuO、FsQ?等）制备胆研的流程如图。

H2O2

稀破酸溶液CuO稀硫酸

废铜网一曲解1“施卜卜滤液一（酸'化｝…胆矶

滤渣

下列说法不正确的是（）

A