第1讲 碳、硅及无机非金属材料-【金版教程】2025年高考化学一轮复习解决方案课件PPT（新教材，经典单选版）

第四单元　非金属及其重要化合物 第1讲　碳、硅及无机非金属材料 1.结合实例了解C、Si单质及其重要化合物的制备方法、性质和用途。2.了解传统无机非金属材料的组成、性能，认识其在生产中的应用及对环境的影响。3.了解新型无机非金属材料的性能及用途。 目录 CONTENTS 考点一 01 考点二 02 课时作业 04 高考真题演练 03 考点一　碳和硅的单质及其氧化物 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 4 四 * 1．碳和硅的原子结构特点及存在 (1)碳和硅的原子结构特点 ①硅原子和碳原子的最外电子层均有eq \x(\s\up1(01))______个电子。 ②碳和硅的原子结构示意图分别为eq \x(\s\up1(02))________、eq \x(\s\up1(03))_________，硅与碳一样，其原子既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成eq \x(\s\up1(04))_____价的化合物。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 有机物 金刚石、石墨、C60 同素异形体 氧 化合 氧化物 硅酸盐 晶体硅 无定形硅 * (2)碳的存在 ①自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，碳是构成eq \x(\s\up1(05))_________的主要元素。 ②碳单质主要有eq \x(\s\up1(06))_________________等，其互为eq \x(\s\up1(07))____________。 (3)硅的存在 ①硅在地壳中的含量仅次于eq \x(\s\up1(08))_____。 ②在地球上硅仅有eq \x(\s\up1(09))_______态，主要以熔点很高的eq \x(\s\up1(10))_________及eq \x(\s\up1(11))_________的形式存在。 ③硅单质主要有eq \x(\s\up1(12))_________和eq \x(\s\up1(13))__________两大类。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 高 大 灰黑 高 石墨 半导体材料、 硅芯片和硅太阳能电池 * 2．碳和硅单质的物理性质与用途 碳 硅 物理 性质 金刚石熔点eq \x(\s\up1(01))___、硬度eq \x(\s\up1(02))___ 石墨熔点高、质软，有滑腻感 晶体硅为eq \x(\s\up1(03))____色固体，有金属光泽、硬度大、熔点eq \x(\s\up1(04))___ 用途 金刚石用作切割刀具，eq \x(\s\up1(05))_____用作电极、铅笔芯 晶体硅用作eq \x(\s\up1(06))_____________ ________________________ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 3.碳的化学性质 与氧气反应 C＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))CO2，2C＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2CO 与H2O(g)反应 eq \x(\s\up1(01))______________________________ 与CO2反应 eq \x(\s\up1(02))______________________________ C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温))CO＋H2 C＋CO2eq \o(=====,\s\up17(高温))2CO 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 与SiO2反应 eq \x(\s\up1(03))___________________________________ 与CuO反应 eq \x(\s\up1(04))___________________________________ 与浓硫酸反应 eq \x(\s\up1(05))_______________________________________ 与浓硝酸反应 eq \x(\s\up1(06))_______________________________________ 2C＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑ C＋2CuOeq \o(=====,\s\up17(高温))2Cu＋CO2↑ 2H2SO4(浓)＋Ceq \o(=====,\s\up17(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ * 4.硅的化学性质和工业制法 (1)化学性质 反应物质 化学方程式 F2 Si＋2F2===SiF4 HF eq \x(\s\up1(01))__________________________________ NaOH溶液 eq \x(\s\up1(02))__________________________________ O2 Si＋O2eq \o(=====,\s\up17(△))SiO2 Cl2 Si＋2Cl2eq \o(=====,\s\up17(△))SiCl4 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * (2)工业制法 制粗硅 eq \x(\s\up1(03))_____________________________ 制高纯硅 Si＋3HCleq \o(=====,\s\up17(△))SiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋3HCl SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 无 有 难 蓝 * 5.碳和硅的氧化物 (1)一氧化碳 ①物理性质：eq \x(\s\up1(01))______色气体，eq \x(\s\up1(02))______毒，eq \x(\s\up1(03))______溶于水。 ②化学性质 a．燃烧：2CO＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2CO2，eq \x(\s\up1(04))______色火焰。 b．还原CuO：eq \x(\s\up1(05))______________________________ (冶炼金属)。 CO＋CuOeq \o(=====,\s\up17(△))Cu＋CO2 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 空间网状 高 不 * (2)二氧化硅和二氧化碳的比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学式 SiO2 CO2 结构 eq \x(\s\up1(06))_____________结构，不存在单个SiO2分子 存在单个CO2分子 主要物 理性质 硬度大，熔点eq \x(\s\up1(07))______，eq \x(\s\up1(08))______溶于水 常温下为气体，微溶于水 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O * 化 学 性 质 与水 反应 不反应 eq \x(\s\up1(09))___________________ 与酸 反应 只与氢氟酸反应：eq \x(\s\up1(10))_______ _________________________ 不反应 CO2＋H2OH2CO3 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 SiO2＋2NaOH=== Na2SiO3＋H2O 橡胶 CO2＋2NaOH ===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH ===NaHCO3 Na2SiO3＋CO2↑ CaSiO3＋CO2↑ H2SiO3↓＋Na2CO3 H2SiO3↓＋2NaHCO3 * 化 学 性 质 与碱(如 NaOH) 反应 eq \x(\s\up1(11))__________________ ____________________ (盛碱液的试剂瓶用eq \x(\s\up1(12))_______塞) CO2少量：eq \x(\s\up1(13))_____________ ________________________ CO2过量：eq \x(\s\up1(14))_____________ ________________________ 与盐 反应 SiO2＋Na2CO3eq \o(=====,\s\up17(高温))eq \x(\s\up1(15))________________ SiO2＋CaCO3eq \o(=====,\s\up17(高温))eq \x(\s\up1(16))__________________ Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===eq \x(\s\up1(17))___________________或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量) ===eq \x(\s\up1(18))____________________ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 Na2O＋CO2===Na2CO3 光导纤维 * 化 学 性 质 与碱性氧 化物反应 与CaO反应：eq \x(\s\up1(19))____________ __________________________ 与Na2O反应：eq \x(\s\up1(20))______ __________________ 用途 制eq \x(\s\up1(21))___________、光学仪器、电子部件、仪器轴承、石英坩埚、玻璃等 制饮料、制碳酸盐 SiO2＋CaO eq \o(=====,\s\up17(高温))CaSiO3 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × × 同素异形体之间的转化，化合价不变，不是氧化还原反应。 由于盐酸的酸性比碳酸的强，CO2与CaCl2溶液不反应。 pH<5.6的雨水才是酸雨，CO2不能形成酸雨。 错因 * 判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。( ) 错因：___________________________________________________ (2)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失。( ) 错因：___________________________________________________ (3)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨。( ) 错因：___________________________________________________ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × 在高温条件下生成CO而不是CO2。 SiO2能与氢氟酸反应。 × Si不能用于制造光导纤维。 错因 * (4)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋CO2↑。( ) 错因：___________________________________________________ (5)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(如NaOH)，不溶于任何酸。( ) 错因：___________________________________________________ (6)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。( ) 错因：___________________________________________________ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 一、硅及其化合物的性质 1．硅单质的特殊性 (1)非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (2)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。 * 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 2．含硅化合物的特殊性 (1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。 (2)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 (3)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 (4)因H2CO3的酸性大于H2SiO3的，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生反应Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3eq \o(=====,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑也能发生。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 3．硅及其化合物之间的转化 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 二、碳的化合物——草酸(H2C2O4)的性质 草酸又叫乙二酸，化学式为H2C2O4，其结构简式为COOHCOOH，草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O。 1．草酸的性质 弱酸性 草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为H2C2O4H＋＋HC2Oeq \o\al(－,4)，HC2Oeq \o\al(－,4)H＋＋C2Oeq \o\al(2－,4) 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 还原性 H2C2O4中C元素的化合价为＋3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，反应的化学方程式为2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4 ===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 不稳 定性 草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为H2C2O4·2H2Oeq \o(=====,\s\up17(△))CO↑＋CO2↑＋3H2O 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 2.草酸盐的性质 (1)(NH4)2C2O4由氨水和草酸溶液反应生成，溶于水，加热分解。 (2)CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙。 (3)MgC2O4、FeC2O4不溶于水，可由对应的可溶性金属盐与草酸铵反应而得到，加热分解可得到对应金属氧化物。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度一　分析与归纳碳及其重要化合物的性质 1．材料新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．石墨烯是一种新型化合物 B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C．二者和石墨都是碳的同素异形体 D．氧化石墨烯具有一定的亲水性 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 2．下列关于碳及其氧化物的说法不正确的是(　　) A．过度排放CO2会导致“温室效应”，应提倡“低碳生活” B．CO、CO2、葡萄糖都属于有机物 C．金刚石和石墨都是碳单质，但原子排列方式不同，物理性质也不同 D．一氧化碳易与血液中的血红蛋白结合 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度二　理解与辨析硅和二氧化硅的性质及用途 3．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法，不正确的是(　　) A．高纯度的硅广泛用于制作计算机中的芯片 B．硅可由二氧化硅还原制得 C．低温时，硅与水、空气和一般酸不反应，但能与氢氟酸反应 D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 4．(2023·湖北重点中学高三联考)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如图： 下列说法不正确的是(　　) A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2 B．流程中HCl和H2可以循环利用 C．反应①②③均为置换反应 D．①③两反应的还原剂可以互换 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解析 * 解析　反应③若用碳还原SiHCl3，硅中会掺杂碳，得不到高纯硅，D错误。 考点二　无机非金属材料 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 不 弱 H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O 干燥剂 * 1．硅酸和硅酸钠 (1)硅酸 ①硅酸eq \x(\s\up1(01))_____溶于水，其酸性比碳酸的eq \x(\s\up1(02))_____，硅酸不能使紫色石蕊试液变红色。 ②硅酸不稳定，受热易分解：eq \x(\s\up1(03))_________________________。 ③硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为eq \x(\s\up1(04))_____________________________________________。 ④硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作eq \x(\s\up1(05))__________。 H2SiO3eq \o(=====,\s\up17(△))SiO2＋H2O 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 水玻璃 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ * ⑤实验室制法：eq \x(\s\up1(06))___________________________________。 (2)硅酸钠(Na2SiO3) ①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称eq \x(\s\up1(07))________，有黏性，水溶液显碱性。 ②它能与酸性较硅酸强的酸反应，如与CO2水溶液反应：eq \x(\s\up1(08))_______ __________________________________________。 ③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 石灰石、黏土 石灰石、纯碱、石英砂 黏土 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 * 2．传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 原料 eq \x(\s\up1(01))________________ eq \x(\s\up1(02))____________________ eq \x(\s\up1(03))______ 主要成分 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 硅酸三钙(3CaO·SiO2) 铝酸三钙(3CaO·Al2O3) eq \x(\s\up1(04))____________________ 铝硅酸盐 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 性质 水硬性 无固定熔点 耐高温、耐腐蚀、硬度大 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 3.新型陶瓷 (1)高温结构陶瓷：耐高温、耐磨蚀、抗氧化等优良性能。 (2)超导陶瓷：有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域。 (3)压电陶瓷：具有压电效应。 (4)透明陶瓷：具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 4．特殊功能的含硅物质 (1)含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 (2)硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × 生产水泥的原料主要是黏土和石灰石。 玻璃容器不能存放氢氟酸。 错因 * 判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)生产水泥的原料主要是纯碱、石灰石和二氧化硅。( ) 错因：__________________________________________________。 (2)玻璃容器可长期盛放各种酸。( ) 错因：__________________________________________________。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × × 刻蚀石英制艺术品应该用氢氟酸。 石英可用于生产光导纤维、玻璃等。 合成纤维是有机物。 错因 * (3)浓硫酸可刻蚀石英制艺术品。( ) 错因：__________________________________________________。 (4)石英只能用于生产光导纤维。( ) 错因：__________________________________________________。 (5)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。( ) 错因：__________________________________________________。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 1．常见的无机非金属材料、金属材料与复合材料 无机非金属材料 金属材料 复合材料 传统无机非金属材料和新型无机非金属材料(如高温结构陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、光导纤维、富勒烯、碳纳米管、石墨烯) 黑色金属材料(如钢铁)；有色金属材料 (如金、银、铜及其合金) 生产生活中的复合材料(如玻璃钢：玻璃纤维增强树脂基复合材料)；航空航天中的复合材料(如飞机、火箭：纤维增强金属基复合材料；航天飞机：纤维增强陶瓷基复合材料) * 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 2.硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成： (1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。 (2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。 * 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度一　分析与归纳无机非金属材料的性质与用途 1．(2023·湖南省衡阳市高三一模)粉上多彩高温瓷器为宋代衡山窑首创，也是我国宋元陶瓷史上的艺术瑰宝。化学家对元代的粉上多彩高温瓷器文物进行分析发现，其中含有石英颗粒，还有一定量的莫来石(2Al2O3·xSiO2，1<x<2)、氧化铁、氧化钙和氧化镁。下列说法正确的是(　　) A．石英的主要成分是SiO2，SiO2由大量的硅氧四面体基本单元构成 B．瓷器质地均匀，硬度高，是纯净物 C．粉上多彩高温瓷器的主要成分是各种氧化物，其中氧化钙和水反应生成氢氧化钙 D．粉上多彩高温瓷器含有氧化铁，导致青釉器颜色为青色 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解析 * 解析　瓷器为混合物，B错误；瓷器的主要成分为硅酸盐，C错误；氧化铁是红棕色，因此不会导致青釉器颜色为青色，D错误。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 2．(2023·辽宁实验中学高三期中)下列说法正确的是(　　) A．人造卫星的太阳能电池帆板的材料是高纯二氧化硅 B．工业制玻璃和炼铁过程中都要加入石灰石，其目的是除去杂质二氧化硅 C．碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 D．Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解析 * 解析　人造卫星的太阳能电池帆板的材料是高纯硅，故A错误；工业制玻璃中的石灰石和二氧化硅都是反应的原料，故B错误；金刚砂是碳化硅的俗称，故D错误。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度二　理解与应用硅酸盐组成的表示 3．古瓷中所用颜料成分大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)。下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是(　　) A．x等于6 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 4．中国科学院空天信息创新研究院根据玉兔二号提供的一个暗绿色闪光的“石块”信息进行分析，发现石块主要由约45%的斜长石(CaAl2Si2O8)、7%的辉石XYAl2－2nSi2O6(X、Y为单核离子，0<n≤1)和6%的橄榄石(M2SiO4，M为Mg、Fe)组成。下列关于上述“三石”的说法正确的是(　　) A．含硅元素，属于硅酸盐；含金属元素，属于金属材料 B．斜长石可以写为CaSiO3·Al2(SiO3)3的形式 C．橄榄石的氧化物形式一定为MgO·FeO·SiO2 D．若辉石中n＝1、Y为V3＋时，X可以是Na＋或Li＋等一价离子 高考真题演练 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 答案 * 1．(2023·广东卷)“高山流水觅知音”。下列中国古乐器中，主要由硅酸盐材料制成的是(　　) A.九霄环佩木古琴 B.裴李岗文化骨笛 C.商朝后期陶埙 D.曾侯乙青铜编钟 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 答案 * 2.(2023·山东卷)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(　　) A．与石墨相比，(CF)x导电性增强 B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强 C．(CF)x中C—C的键长比C—F短 D．1 mol (CF)x中含有2x mol共价单键 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 解析 * 解析　(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；(CF)x中C原子的所有价电子均参与成键，没有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，B正确；C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中C—C的键长比C—F长，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中C与周围的3个碳原子形成共价键，每个C—C键被2个碳原子共用，和1个F原子形成共价键，即1 mol(CF)x中含有2.5x mol共价单键，D错误。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 答案 * 3．(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂eq \o(――――――→,\s\up17(焦炭),\s\do15(1800～2000 ℃))粗硅eq \o(――――→,\s\up17(HCl),\s\do15(300 ℃))SiHCl3eq \o(――――→,\s\up17(H2),\s\do15(1100 ℃))高纯硅 下列说法错误的是(　　) A．制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑ B．1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023 C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．生成SiHCl3的反应为熵减过程 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 解析 * 解析　在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键，1 mol Si含Si—Si键的数目约为2×6.02×1023，B错误。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 答案 * 4．(2022·广东高考)广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是(　　) 文物 选项 A.南宋鎏金饰品 B.蒜头纹银盒 C.广彩瓷咖啡杯 D.铜镀金钟座 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 答案 * 5．(2022·湖北高考)C60在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是(　　) A．具有自范性 B．与C60互为同素异形体 C．含有sp3杂化的碳原子 D．化学性质与金刚石有差异 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 解析 * 解析　自范性是晶体的性质，碳玻璃为非晶态，所以没有自范性，A错误。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 答案 * 6．(2022·江苏高考)周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol－1)，是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成H2SiF6(H2SiF6在水中完全电离为H＋和SiFeq \o\al(2－,6))；1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅——锗。下列化学反应表示正确的是(　　) A．SiO2与HF溶液反应：SiO2＋6HF===2H＋＋SiFeq \o\al(2－,6)＋2H2O B．高温下H2还原GeS2：GeS2＋H2===Ge＋2H2S C．铅蓄电池放电时的正极反应：Pb－2e－＋SOeq \o\al(2－,4)===PbSO4 D．甲烷的燃烧：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝890.3 kJ·mol－1 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 * 7．(2022·福建高考)某兴趣小组设计实验探究Ce­MnOx催化空气氧化CO的效率。回答下列问题： 步骤Ⅰ　制备CO 在通风橱中用下图装置制备CO(加热及夹持装置省略)，反应方程式如下： HCOOHeq \o(――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△))CO↑＋H2O 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 分液漏斗 d e c b CO＋2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓＋(NH4)2CO3＋2NH3(或其他合理答案) 答案 * (1)装置A中盛放甲酸的仪器的名称是____________。 (2)从B、C、D中选择合适的装置收集CO，正确的接口连接顺序为a→_______→_______→_______→_______→h(每空填一个接口标号)。 步骤Ⅱ　检验CO 将CO通入新制银氨溶液中，有黑色沉淀生成。 (3)该反应的化学方程式为__________________________________ __________________________________。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 * 步骤Ⅲ　探究Ce­MnOx催化空气氧化CO的效率 将一定量CO与空气混合，得到CO体积分数为1%的气体样品。使用下图装置(部分加热及夹持装置省略)，调节管式炉温度至120 ℃，按一定流速通入气体样品。(已知：I2O5是白色固体，易吸水潮解；5CO＋I2O5===I2＋5CO2) 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 石灰水变浑浊 60% 偏大 增大气体样品流速 尾气出口未加防潮装置 (或其他相似表述) 答案 * (4)通入11.2 L(已折算为标准状况)的气体样品后，继续向装置内通入一段时间氮气，最终测得U形管内生成了0.1016 g I2。 ①能证明CO被空气氧化的现象是_______________。 ②CO被催化氧化的百分率为__________。 ③若未通入氮气，②的结果将__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(5)探究气体与催化剂接触时长对催化氧化效率的影响时，采用________________________方法可以缩短接触时长。 (6)步骤Ⅲ装置存在的不足之处是____________________________ _______________________。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 解析 * 解析　(2)由于甲酸易挥发，故由A装置制取的CO需先经过C装置除去挥发出的HCOOH(除杂时需长导管进，短导管出)，又因为CO的密度与空气的密度较接近，不能用排空气法收集，故采用排水法收集CO，收集CO时，短导管进气，长导管出水，最后用烧杯接水，故装置接口连接顺序为a→d→e→c→b→h，装置如图所示： 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 7 解析 * (4)①气体样品先通过NaOH溶液以除去空气中的CO2，再通过浓硫酸进行干燥，然后在管式炉中催化氧化生成CO2，故若装置I中石灰水变浑浊，即可证明CO被空气氧化。②标准状况下11.2 L气体样品的物质的量为0.5 mol，CO的体积分数为1%，则样品中CO为0.5 mol×1%＝0.005 mol，根据5CO＋I2O5===I2＋5CO2，知参加反应的n(CO)＝5n(I2)＝5×eq \f(0.1016 g,254 g·mol－1)＝0.002 mol，则被催化氧化的CO为0.005 mol－0.002 mol＝0.003 mol，CO被催化氧化的百分率为eq \f(0.003 mol,0.005 mol)×100%＝60%。③通入N2的目的是使装置中的CO全部进入装置K和I2O5发生反应，若未通入氮气，则CO未完全反应，②的计算结果将偏大。 目录 课时作业 ［建议用时：40分钟］ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．(2023·江苏常州市高三期末)党的二十大报告提出，坚决打赢关键核心技术攻坚战。制造5G芯片的氮化铝属于(　　) A．无机非金属材料 B．金属材料 C．有机高分子材料 D．复合材料 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 2．化学与生活、生产、社会可持续发展密切相关。下列有关化学知识的说法错误的是(　　) A．碳纳米管表面积大，可用作新型储氢材料 B．我国发射的“北斗组网卫星”所使用的碳纤维，是一种无机非金属材料 C．高纯二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路” D．我国发射的嫦娥五号探测器的太阳能电池帆板的材料是SiO2 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 3．下列说法不正确的是(　　) A．SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃 B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶 C．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能 D．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 4．《本草纲目》中对玻璃有如下叙述：“本作颇黎。颇黎，国名也。其莹如水，其坚如玉，故名水玉，与水精(即水晶，主要成分为SiO2)同名……有酒色、紫色、白色，莹澈与水精相似”。下列说法错误的是(　　) A．文中所描述的玻璃颜色，来自某些金属氧化物 B．玻璃质地坚硬，不易破碎 C．将石灰石、纯碱、石英砂在高温下熔融，可制得普通玻璃 D．不能用带有磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶盛放NaOH溶液 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 5．由下列实验事实得出的结论正确的是(　　) A．由SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑可知，碳的非金属性强于硅 B．由SiO2不能与水反应生成H2SiO3可知，SiO2不是H2SiO3的酸酐 C．SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物 D．CO2通入Na2SiO3溶液产生白色沉淀，可知酸性H2CO3>H2SiO3 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　该反应不能比较C、Si的非金属性，A错误；SiO2是H2SiO3的酸酐，B错误；两性氧化物是指和酸、碱反应生成盐和水的氧化物，二氧化硅和氢氟酸反应是其特殊性质，不能和其他酸发生反应，二氧化硅和碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，C错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 * 6．(2023·岳阳市高三教学质量检测)用如图装置来分离CO2和CO混合气体并干燥，图中a、c、d为止水夹，b为分液漏斗活塞，现装置内空气已排尽，为使实验成功，甲、乙、丙分别盛放的试剂为(　　) 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 甲 乙 丙 A 饱和NaHCO3溶液 12 mol·L－1盐酸 18.4 mol·L－1 H2SO4 B 饱和Na2CO3溶液 2 mol·L－1 H2SO4 饱和NaOH溶液 C 饱和NaOH溶液 2 mol·L－1 H2SO4 18.4 mol·L－1 H2SO4 D 18.4 mol·L－1 H2SO4 饱和NaOH溶液 18.4 mol·L－1 H2SO4 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　混合气体首先通过甲，由于CO2能与碱反应生成碳酸盐，则剩余气体CO就很容易分离出，所以在甲瓶中加入饱和NaOH溶液，与CO2反应生成碳酸钠和水，CO通过甲瓶顺利分离出来，由于实验中含有水分所以丙瓶中加入浓硫酸对其干燥；乙中液体是将生成的碳酸盐转变成CO2，所以应该装的是稀硫酸，故选C。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 7．工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如图所示。 已知：流化床反应器的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。 下列说法正确的是(　　) A．电弧炉中发生的反应为C＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))CO2↑＋Si B．SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯 C．每生成1 mol高纯硅，需要44.8 L Cl2(标准状况) D．该工艺流程中Si的产率高，符合绿色化学要求 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　电弧炉中发生反应SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑，A错误；根据已知信息可知，流化床反应器的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，因此进入还原炉之前需要蒸馏提纯，B正确；流化床反应器中有多种含氯副产物，因此生成1 mol高纯硅，需要氯气的物质的量大于2 mol，C错误；流化床反应器的产物中有多种含硅副产物，导致Si的损失，且该工艺流程中产生CO、HCl等气体，易引起空气污染，不符合绿色化学要求，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 8．用4种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对应关系错误的是(　　) 选项 操作及现象 溶液 A 通入CO2，溶液不变浑浊，先通入CO2再通入氨气，溶液变浑浊 CaCl2溶液 B 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失 Na2SiO3溶液 C 通入CO2，溶液变浑浊，再加入品红溶液，红色褪去 Ca(ClO)2溶液 D 通入CO2，溶液变浑浊，继续通CO2至过量，浑浊消失，再加入足量NaOH溶液，又变浑浊 Ca(OH)2溶液 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 9．(2023·江阴市高三阶段测试)氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物)： 下列叙述正确的是(　　) A．“还原”时反应的方程式为SiO2＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋CO2↑ B．“高温氮化”合成反应中N2是还原剂 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜网 D．“稀酸Y”选用稀硫酸除去产物中的杂质 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　焦炭与石英砂发生反应SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑，A错误；“高温氮化”合成反应中N2是氧化剂，B错误；应该用稀硝酸除去Si3N4中的少量Fe、Cu杂质，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 10．下列离子方程式不正确的是(　　) A．石英与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－===SiOeq \o\al(2－,3)＋H2O B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2OH－===SiOeq \o\al(2－,3)＋H2↑ C．硅酸钠溶液中通入少量CO2：SiOeq \o\al(2－,3)＋CO2＋H2O===COeq \o\al(2－,3)＋H2SiO3↓ D．往水玻璃中加入盐酸：2H＋＋SiOeq \o\al(2－,3)===H2SiO3↓ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　硅与烧碱溶液反应，正确的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O===SiOeq \o\al(2－,3)＋2H2↑，B错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 11．SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列说法错误的是(　　) A．图中所涉及反应都需在高温下进行 B．纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C．用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙 D．制玻璃和陶瓷都需用SiO2 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 * 二、非选择题 12．硅及其化合物在自然界广泛存在并被人类应用。 氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示： eq \x(石英砂) eq \o(――――→,\s\up17(焦炭/高温),\s\do15(①)) eq \x(粗硅) eq \o(―――――――→,\s\up17(Cl2/723～773 K),\s\do15(②)) eq \x(SiCl4（粗）) eq \o(――→,\s\up17(精馏),\s\do15(③)) eq \x(SiCl4（精）) eq \o(――→,\s\up17(NH3),\s\do15(④)) eq \x(Si（NH2）4) eq \o(――→,\s\up17(高温),\s\do15(⑤)) eq \x(氮化硅) 其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题： 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ①② Si3N4 答案 * (1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因： _________________________________________________。 (2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________(填序号)。 (3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下加热可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A气体，则氮化硅的化学式为________。 (4)高温下SiCl4在B和C两种气体的氛围中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：_____________________________________________。 3SiCl4＋2N2＋6H2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si3N4＋12HCl 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 * 13．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其Ka1＝5.4×10－2，Ka2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验 答案 * 回答下列问题： (1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是________________________________。由此可知草酸晶体分解的产物中有________。装置B的主要作用是__________________________________________________________________________________________________________________________。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 * (2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 F、D、G、H、D、I CuO 前一个D中澄清石灰水不变浑浊，H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊 < 向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生 答案 * ①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、______________________。装置H反应管中盛有的物质是________。 ②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是___________________ _______________________________________________________________。 (3)25 ℃，0.1 mol·L－1的NaHC2O4溶液的pH_____7(填“>”“＝”或“<”)。 (4)设计实验证明： 草酸的酸性比碳酸的强：_______________________________________ __________________________。 目录 　　　　　　　　　　　　　 R $$