冶炼回答“化合态金属怎样得到电子”，选材回答“组成和处理怎样满足功能”。先区别富集、还原和材料加工，再用具体化合物、介质、电极与条件解释路线，不能把活动性口诀当作工业唯一答案。
冶炼中的高温、熔盐、CO、Cl₂及重金属过程仅作理论分析，不自行操作或处理相关原料废物。
化合态金属转成单质，金属元素化合价降低、得到电子。电子可由C、CO、H₂、Al、Mg等化学还原剂提供，也可在电解中经外电路送到阴极；不能把全部冶炼定义成必须向矿物中加入一种独立的化学还原剂。
浮选富集可能只改变矿物含量与分布，没有使金属变成单质，属于物理分离。冶炼路线还取决于化合物稳定程度、介质、温度、电极和分离条件；配平是必要检查，但不能单独证明反应发生或工业采用。
| 课堂路线 | 对象与例子 | 条件核查 |
|---|---|---|
| 熔融电解 | 熔融NaCl制Na、熔融MgCl₂制Mg、氧化铝—冰晶石体系制Al | 是什么化合物、有无水、熔体中可迁移离子与电极材料 |
| 热还原 | 铁氧化物与CO、钨氧化物与H₂、TiCl₄与Mg或Na | 具体还原剂、温度、保护气及实际产物 |
| 水溶液置换 | Fe＋Cu²⁺→Fe²⁺＋Cu | 适用的盐溶液与金属，不必先熔融CuSO₄ |
| 热分解 | HgO、Ag₂O的课堂分解例 | 不代表现代汞、银生产的唯一工艺 |
金、铂的矿物也须看赋存形态，不是一概仅用物理分离。原炼铜简图列FeO为炉渣背景，实际造渣还可能与SiO₂形成硅酸盐，不能把“产FeO”当全套造渣已说清。
铝土矿经可溶含铝组分、过滤、沉淀Al(OH)₃、灼烧成Al₂O₃，再进入适合电解的熔盐体系。冰晶石有助于在较低温度形成合适熔体，不是还原剂，也不能把降低混合体系温度说成改变纯Al₂O₃的固有熔点。
水溶液按[Al(OH)₄]⁻口径：
按资料另一AlO₂⁻简写口径，第二式才写AlO₂⁻＋CO₂＋2H₂O→Al(OH)₃↓＋HCO₃⁻。两套各自守恒，不能[Al(OH)₄]⁻与额外2H₂O混抄。KB记录原式“20H”“0H”等字形错误，学科应为2OH、OH，不解释为20份H或新元素。
惰性阳极理想模型可写：
常规工业碳阳极会消耗，常用总式是：
不能把理想O₂当碳阳极工艺的实际尾气。国际铝业协会说明熔盐电解与碳阳极消耗
金属材料包括纯金属与合金，常用材料很多属于合金。合金由金属与其他金属或非金属形成，并仍有金属特性；至少含一种金属元素，不要求至少两种金属。铁碳合金是直接反例，含碳并不排除合金。
不同组分影响原子排列与滑移，所以许多合金较其纯金属基体更硬，机械加工性能也可改变；熔化温度常低于相应组分的某些比较值。但“较硬、熔化温度较低”都只是课堂常见趋势，不是所有配方都比每一种纯组分硬、比每个组分熔点低的定律。成分、含量、组织与热处理都可能改变性能。
资料中的含碳量是碳质量分数，不是碳原子数比例，也不是元素种数。
| 类别 | 本资料的课堂含碳范围 | 对应一般性能 |
|---|---|---|
| 生铁 | 2%～4.3% | 硬度大、抗压，脆、韧性差 |
| 钢 | 0.03%～2% | 相比所列生铁，通常延展性、韧性与综合机械性能较好 |
这些范围用于本资料的课堂比较，不替代全部钢材牌号或现行产品标准；原图未规定端点归属，本章不自行补成严格统一标准。
| 碳素钢 | 原资料的性能联系 | 用途举例 |
|---|---|---|
| 低碳钢 | 韧性、焊接性好，硬度相对低 | 钢板、钢丝、钢管 |
| 中碳钢 | 较高硬度，兼顾韧性及加工性 | 钢轨、车轮、建材 |
| 高碳钢 | 较硬、脆；经适当热处理可有良好弹性 | 器械、弹簧、刀具 |
在碳素钢中加入适量合金元素，可改变组织，得到合金钢或特种钢，改善强度、耐磨、耐蚀等目标性能；不是每种合金钢同时在所有指标上更优。不锈钢的关键合金元素包括Cr，资料也列Ni，不能据此要求任意不锈钢都必含同量Ni或永不腐蚀。
向铝中加入Cu、Mg、Si、Mn、Zn或稀土等元素可制铝合金。资料以硬铝的低密度、较高强度和相应耐蚀性能联系飞机、宇宙飞船等用途；这不是只要“含铝”就获得同样强度、耐蚀性的保证。
| 合金名称 | 资料给出的主要性质 | 资料给出的主要用途与实例 |
|---|---|---|
| 钛合金 | 熔点高、密度较小、可塑性和机械性能较好、耐腐蚀；具体加工性依牌号 | 火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工、通信设备；“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳的材料实例 |
| 耐热合金 | 高温抗氧化、抗蠕变与持久强度 | 航空、舰艇、火箭；资料例举镍钴合金发动机叶片承受1100℃、铱合金用于火花塞 |
| 形状记忆合金 | 在适宜温度、处理和可恢复变形范围内恢复预定形状 | 航空航天与临床材料背景，如飞船天线、人造骨骼、心脏修补器、手术缝合线 |
1100℃为原材料实例的温度，不是11000℃，也不是任意镍钴合金的性能保证。形状记忆不等于任何形变量、任意升温都能完全恢复；临床用途只是资料背景，不变成医疗选材或使用建议。
原资料将储氢途径分成高压钢瓶、液态氢等传统储存方式，以及储氢合金这种材料途径。储氢合金可吸收H₂并形成相应金属氢化物，再在适当条件下释放H₂，例如Ti–Fe、La–Ni合金。
实用性能要求包括较大储氢量、氢化物较易形成和分解、适用工作条件下吸放氢速率较快。资料“室温下速率快”“稍稍加热易分解”是性能要求，不是全部合金统一的温度、压力或操作参数。储氢合金不因属于功能合金就自动具有形状记忆；本章不提供自行储氢、加压或加热方案。
比较冶炼方案时，先找电子来源，再核对象与介质。NaCl、MgCl₂的常见水溶液电解阴极生成H₂，不能直接得到并保存Na、Mg；熔融盐则是另一反应体系。Al用氧化铝熔盐体系，不是AlCl₃水溶液；普通AlCl₃熔融也不能机械当成MgCl₂式离子熔体。
热还原同样不能混还原剂：每mol TiCl₄用Mg还原对应2 mol Mg，用Na还原则对应4 mol Na。Fe置换Cu²⁺的水溶液模型有效，也不能给所有盐溶液或所有规模的工业路线作保证。
题目
从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展历程和水平。下列关于金属冶炼的说法正确的是
A．制钠：高温分解NaCl制备Na
B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO₂在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．制铜：“曾青(CuSO₄)得铁，则化为铜”《淮南子》的过程发生置换反应
D．制铝：将Al(OH)₃溶于盐酸中，电解所得AlCl₃溶液
解析
选C。A常规制Na应电解熔融NaCl，不是只把NaCl高温分解；B还原铁氧化物的是CO，不是CO₂。焦炭燃烧生成CO₂后还可在高温与C反应生成CO，不能把这两种气体角色混淆。
C为Fe＋CuSO₄→FeSO₄＋Cu，Fe失2电子、Cu²⁺得2电子，是置换。D先把Al(OH)₃溶于盐酸只得到AlCl₃水溶液，不等于已得到适合制Al的电解介质；常规路线须转入氧化铝—冰晶石等熔盐体系，不能统一把A、D只改成“加热”。
本题结论
C，按上述题给模型与勘误口径。
氯化、还原两步分别统计，前一步的电子比不能挪到后一步。先核矿物各元素价态，再列每种元素数目与升降值；求某气体对应电子时，气体携带的元素未必是唯一失电子者。
题目
工业上以钛铁矿(FeTiO₃，其中Fe为+2价)为主要原料制备金属钛的工艺流程如图所示，下列说法正确的是
A．“氯化”过程中，每生成0.1 mol CO气体，转移电子0.2 mol
B．由TiCl₄制备Ti的过程中，Ar的作用是防止Ti被氧化，因此也可用N₂代替
C．理论上，每制得1 mol Ti，需要48 g Mg
D．用于还原的Mg工业上可以采用电解熔融MgO的方法制取
解析
选C。按原流程氯化总式：
Fe从+2到+3，2 mol Fe失2 mol电子；6 mol C从0到+2失12 mol电子；Ti仍+4。合计14 mol，恰由7 mol Cl₂接受。每生成0.1 mol CO对应总电子(14/6)×0.1＝7/30 mol≈0.23 mol。A的0.2 mol只计C，还漏(2/6)×0.1 mol Fe失的电子。
下一步另算：
Ti从+4到0得4电子，2Mg各失2电子。因此每mol Ti理论需要2 mol Mg，按M(Mg)＝24 g·mol⁻¹为48 g，C正确。原解析另处漏写右边MgCl₂的系数2，须补齐，不能因为48 g正确就保留不守恒式。
B的N₂在该高温体系能与Mg反应，不能因平时常作保护气就替代Ar。D本题工业Mg路线是熔融MgCl₂电解，不是直接换成MgO。48 g为理想完全反应用量，不是含损耗、投料过量时的实际唯一用量。
本题结论
C，按上述题给模型与勘误口径。
先区分富集与反应，再沿金属元素守恒串联各步，最后以指定还原剂产物计算。理论量不含损耗、过量投料和工艺收率；碳最后形成CO或CO₂，对应电子与耗量不同。“至少”只能放在已限定模型中，不作所有现实工艺的无条件下限。
以下保留原题③的印刷式，守恒核对与答案口径见折叠解析。
题目
铅是制造铅蓄电池的重要原料。一种铅的冶炼方法大致过程如下：
①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；②焙烧：2PbS＋3O₂ 2PbO＋2SO₂；③制粗铅：2PbO＋C Pb＋CO₂↑。
下列有关上述冶炼铅的说法正确的是
A．浮选法富集PbS的过程属于化学变化
B．方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbO
C．将1 mol PbS冶炼成Pb理论上至少需要6g碳
D．上述冶炼铅的方法符合绿色化学的理念
解析
按原给定理想路线纠正印刷缺项后选C。③原式左2个Pb、右只有1个，正确应为：
A浮选主要富集、分离PbS，没有因此生成新物质，是物理变化。B焙烧中PbS的S从−2到+4，PbS为还原剂；O₂从0降到−2，氧分别进入PbO与SO₂，还原产物不只PbO。
C沿2PbS～2PbO～C～2Pb，1 mol PbS需0.5 mol C，即6 g。原解析用的是正确2Pb比例；这个结果不使原漏系数的式子变正确，也不是碳成CO、改还原剂或有损耗时仍成立的无条件最小量。
D原简化流程产生SO₂，未给收集处理条件，原题据此不认可其绿色化学判断。真实环境评价仍需看回收、处理及全流程，不能据本题说任何采用相关反应的实际工艺永不可能改进。
本题结论
C，按上述题给模型与勘误口径。
先确认是否含金属并具有金属特性，再把轻、强、耐蚀、耐热、吸放氢或恢复形状与目标部件对应，最后保留成分、含量、组织、处理和温度条件。一次用途可能同时依赖多个性能，不能只给一个材料名就保证全部要求。
上面的钢分类图与功能合金表是原知识实例，不是带标准答案的考试题；使用时应解释“性质为何对应功能”，而不是给原资料臆造选择题或真题出处。
“活泼电解、中等还原、不活泼分解”不是任意换盐、换水溶液、换电极的许可证。Mg较活泼不意味着MgO与MgCl₂都是同一工业对象；银氧化物可热分解不等于所有银矿只要加热即可制银。
不能只盯含金属的产物。例如氧气被还原后，氧可进入多种产物，它们都承接还原后的氧。流程有SO₂说明必须考虑污染控制，完整环境评价还要看回收、处理与全过程，不能只凭一个箭头给所有实际工艺下定论。
含非金属不排除合金；较硬不保证每种合金比每个纯组分都硬；图上0.3%是质量分数；储氢与记忆形状不是同一功能。“完全恢复”须保留材料、温度、处理与可恢复范围，不能把一句用途描述当无条件材料保证。
本章原题据KB保留，原铅与镁生成物系数的缺项在解析单独指出，未冒称取得原XML；合金表为知识实例。
