第五章 第四节 无机非金属材料-【创新教程】2026年高考化学总复习大一轮课件PPT（人教版）

第四节　无机非金属材料 第五章 化工生产中的重要非金属元素 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 知识复盘 考点突破 01 感悟真题 高考知势 02 课时作业 03 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 知识复盘 考点突破 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 第五章　化工生产中的重要非金属元素 高考总复习 化学 下一页 上一页 返回导航 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一般从强酸制弱酸的角度去分析，同时注意生成碳酸盐的类型。 反应(1)CO2的用量不同产物不同，如： CO2(过量)＋Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaHCO3； CO2(少量)＋2Na[Al(OH)4]===2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O； (2)与CO2用量无关。 [易错提醒]　①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去；②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。 5．CO2与碱反应 以CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液)产物的分析为例 (1)反应原理 NaOHeq \o(――→,\s\up17(少量CO2))Na2CO3eq \o(――→,\s\up17(CO2))NaHCO3 (2)反应后溶质成分的判断 x＝eq \f(nNaOH,nCO2) 溶质成分 x≤1∶1 NaHCO3 1∶1<x<2∶1 Na2CO3、NaHCO3 x＝2∶1 Na2CO3 x>2∶1 NaOH、Na2CO3 1．易错辨析(正确的打 “√”，错误的打“ × ”) (1)(2024·浙江6月卷)石墨呈层状结构，层间以范德华力结合，故石墨可用作润滑剂( √ ) (2)(2024·甘肃卷)活性炭具有吸附性，可分解室内甲醛( × ) (3)(2024·黑吉辽卷)用过氧碳酸钠漂白衣物：Na2CO4具有较强氧化性( √ ) (4)(2023·辽宁卷)利用CO2合成了脂肪酸：实现了无机小分子向有机高分子的转变( × ) (5)(2023·辽宁卷)11．2 L CO2含π键数目为NA( × ) (6)(2023·浙江6月卷)过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气，可作潜水艇中的供氧剂( √ ) (7)向BaCl2溶液中通入CO2气体，溶液无明显现象( √ ) (8)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体( √ ) 2．思考回答： 确认混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法。 各装置的作用是： A—— 除去混合气体中的CO2气体 B—— 检验混合气体中CO2是否除尽 C—— 除去水蒸气 D——CO还原CuO：CO＋CuOeq \o(=====,\s\up17(△))Cu＋CO2 E—— 验证CO的氧化产物CO2 F—— 除去尾气中的CO2气体 G—— 除去尾气中的CO气体，防止污染环境 确定混合气体中含有CO气体的实验现象是： B中无明显现象，D中的物质由黑色变成光亮的红色，E中的澄清石灰水变浑浊。 ◆[题组1]　碳及碳的氧化物 1．(2025·湘潭市高三开学考)有关碳和碳的氧化物的说法中，错误的是(　　) A．古代用墨书写或绘制的字画长久不变色，是因为碳的化学性质不活泼 B．金刚石和石墨的物理性质不同，是因为它们的碳原子排列方式不同 C．二氧化碳的大量排放是温室效应加剧的原因之一 D．用煤火取暖时应注意通风，防止一氧化碳中毒 解析：A　[古代用墨书写或绘制的字画能长时间不变色，是因为常温下碳的化学性质比较稳定，故A说法错误。] 2．(2025·广东四校高三检测)利用以下装置制备、纯化CO，并探究CO和Na2O2的反应(CO＋Na2O2===Na2CO3)。下列说法正确的是(　　) A．装置b中的试剂可选用无水CaCl2 B．装置d中的试剂可选用NaOH溶液 C．实验开始时，依次点燃a、c处酒精灯 D．加热一段时间后，硬质玻璃管中粉末由白色变为淡黄色 解析：C　[浓硫酸有强氧化性，故甲酸与浓硫酸反应可能产生CO2杂质气体，则b中应盛放碱石灰以除去CO2，A错误；CO与NaOH溶液不反应，B错误；先点燃a处酒精灯，利用产生的CO排除装置中的空气，再点燃c处酒精灯，C正确；CO与Na2O2反应生成Na2CO3，粉末由淡黄色变为白色，D错误。] ◆[题组2]　二氧化碳的性质和应用 3．(2023·江苏卷)我国提出2060年实现碳中和的目标，体现了大国担当。碳中和中的碳是指(　　) A．碳原子　　　　　 B．二氧化碳 C．碳元素 D．含碳物质 解析：B　[碳中和中的碳是指二氧化碳，减少二氧化碳的排放和充分利用二氧化碳转化为其他物质是碳中和的核心。] 4．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、K[Al(OH)4]的混合液中，如图能表示生成沉淀的物质的量与通入CO2的体积之间的关系的是(　　) 解析：C　[将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、K[Al(OH)4]的混合溶液中，反应的顺序为①CO2＋2OH－＋Ba2＋===BaCO3↓＋H2O，沉淀质量增加；②CO2＋2OH－===H2O＋COeq \o\al(2－,3)，沉淀质量不变；③CO2＋2[Al(OH)4]－===COeq \o\al(2－,3)＋2Al(OH)3↓＋H2O，沉淀质量增加；④COeq \o\al(2－,3)＋CO2＋H2O===2HCOeq \o\al(－,3)，沉淀质量不变；⑤BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2，沉淀质量减少。最后沉淀为Al(OH)3。] 考点二　硅单质及其氧化物 一、硅(Si) 1．硅的存在：硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。 2．物理性质：灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。 3．化学性质：常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下： (1)与非金属单质反应eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(O2：Si＋O2\o(=====,\s\up17(△))SiO2,F2：Si＋2F2===SiF4,Cl2：Si＋2Cl2\o(=====,\s\up17(△))SiCl4)) (2)与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 。 (3)与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 。 4．高纯硅的制备 5．用途：(1)良好的半导体材料；(2)太阳能电池； (3)计算机芯片。 二、二氧化硅(SiO2) 1．二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。晶体类型为共价晶体。SiO2是由Si和O按个数比1∶2直接构成。 2．二氧化硅的性质及用途 主要物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 化 学 性 质 ①与水反应 不反应 ②与酸反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋ 2H2O ③与碱反应 (NaOH) SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 化 学 性 质 ④与盐反应 如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3eq \o(=====,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑ ⑤与碱性氧 化物反应 如与CaO反应：SiO2＋CaOeq \o(=====,\s\up17(高温))CaSiO3 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 1．易错辨析(正确的打 “√”，错误的打“ × ”) (1)(2024·广东卷)基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiC( × ) (2)(2024·贵州卷)用氢氟酸雕刻玻璃：SiO2＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2O( × ) (3)(2023·辽宁卷)制粗硅：SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do19(　))Si＋2CO↑( √ ) (4)(2023·广东卷)千家万户通光纤，光纤的主要材质为Si( × ) (5)在点燃的条件下，碳可以还原氧化镁生成镁和二氧化碳( × ) (6)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化( × ) (7)SiO2是空间正四面体网状结构晶体( √ ) (8)利用石英坩埚可熔融NaOH固体( × ) 2．思考回答： (1)为什么自然界中存在C的单质，却不存在Si的单质？Si在自然界中最重要的化合物是什么？ 答案：因为Si有特殊的亲氧性，容易和O2反应生成SiO2，所以Si在自然界中最重要的化合物是SiO2。 (2)能否依据Na2CO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？ 答案：不能。因为酸盐转化关系：强酸＋弱酸盐===强酸盐＋弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且干燥状态下进行，只能从化学平衡移动角度去解释反应发生的原因，因CO2为气体，及时离开反应体系，使化学反应得以向右进行。 ◆[题组1]　硅的性质和应用 1．(2025·泉州市高三开学考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是(　　) A．金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合 B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与SO2反应生成新盐 D．所有Si被Al取代则得到铝硅酸盐 解析：D　[A．Ca3SiO5属于盐，含有离子键，金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合，A正确；B．Ca3SiO5有吸水性，易板结，所以需要密封保存，B正确；C．亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2＋H2O＋Ca3SiO5===3CaSO3＋H2SiO3，C正确；D．部分Si被Al取代则得到铝硅酸盐，D错误；故选D。] 2．(2025·江淮十校高三开学考)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是(　　) A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维 B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰 C．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料 D．硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2 解析：D　[晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，A不正确；玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰，B不正确；陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐，C不正确；硅酸盐Na2Fe2Si3O9可用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2，D正确。] ◆[题组2]　二氧化硅的性质及应用 3．(2025·常熟市高三检测)下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　) A．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))2CO↑＋Si，Si被还原，所以C的还原性大于Si B．光导纤维遇强碱不会“断路” C．用SiO2制取硅酸，应先使SiO2与NaOH溶液反应，然后通入CO2 D．由Na2CO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))CO2↑＋Na2SiO3可知，H2SiO3的酸性大于H2CO3 解析：C　[Si与C同主族，Si的还原性比C的强，但在高温下能发生反应2C＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))2CO↑＋Si，A项错误；光导纤维的主要成分为SiO2，SiO2可与强碱反应，故光导纤维遇强碱会“断路”，B项错误；SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应，所以制取硅酸可用可溶性硅酸盐与CO2或盐酸反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓、Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，C项正确；Na2CO3与SiO2在高温下的反应与对应酸的酸性强弱无关，该反应说明硅酸盐在高温下比碳酸盐更稳定，D项错误。] 4．(2025·全国高三专练)二氧化硅又称硅石，是制备硅及其含硅化合物的重要原料。部分转化过程如图所示，下列说法正确的是(　　) A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物 B．因为在高温条件下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以H2SiO3的酸性比H2CO3强 C．SiO2在高温条件下能与过量的碳反应生成SiC，体现了二氧化硅的氧化性 D．除Si的制取过程中涉及的反应外，图中所示其他反应都是非氧化还原反应 解析：D　[A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，但属于酸性氧化物，因为二氧化硅只能与一种酸反应，且生成的四氟化硅不是盐，A错误；B．高温条件下，二氧化硅和碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳，常温下，二氧化硅和碳酸钠不反应，所以不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3，事实上碳酸的酸性强于硅酸，B错误；C．SiO2在高温条件下能与过量的碳反应生成SiC，反应中硅元素的化合价不变，不能体现二氧化硅的氧化性，C错误；D．图中氧化还原反应有3个，即Si的制取过程中涉及的反应，其他反应都是非氧化还原反应，D正确。] 　在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点 (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si(粗)＋2CO↑ (2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3 Si＋3HCleq \o(=====,\s\up17(300 ℃))SiHCl3＋H2 (3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4 Si(粗)＋2Cl2eq \o(=====,\s\up17(高温))SiCl4 (4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅 SiHCl3＋H2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si(纯)＋3HCl (5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅 SiCl4＋2H2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si(纯)＋4HCl (6)SiO2＋2Mgeq \o(=====,\s\up17(高温))2MgO＋Si (7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应 SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl (8)SiH4在空气中易自燃 SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 考点三　硅酸和硅酸盐　无机非金属材料 一、硅酸的性质、制备及用途 二、硅酸盐 1．概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 2．表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成 Na2O·SiO2 ，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 。 3．硅酸钠(Na2SiO3) (1)白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 水玻璃 ，有黏性，水溶液显 碱 性。 (2)与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ ；与CO2水溶液反应的化学方程式为 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 (1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。 (2)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。 三、常见无机非金属材料 1．传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石和石英砂 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 生产条件 高温 2．新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。 3．碳纳米材料 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面 1．易错辨析(正确的打 “√”，错误的打“ × ”) (1)(2025·镇江一中高三开学考)用于火箭发动机的碳化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料( √ ) (2)(2025·河北省高三省级联考)航天通讯用到的光导纤维主要成分是单质硅( × ) (3)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强( × ) (4)(2025·开封高级中学高三质检)氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料( × ) (5)(2025·开封高级中学高三质检)制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是二氧化硅( √ ) (6)(2025·河北省高三省级联考)氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造汽车发动机( √ ) (7)反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生( × ) (8)硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂( × ) 2．(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 解析：C　[A．九霄环佩木古琴主要构成是木材、动物筋制得，A错误；B．裴李岗文化骨笛由动物骨骼构成，B错误；C．商朝后期陶埙属于陶瓷，由硅酸盐制成，C正确；D．曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D错误。] ◆[题组1]　硅酸、硅酸盐 1．(2025·葫芦岛模拟)近年来，我国科技迅猛发展，下列科技成果中蕴含的化学知识叙述不正确的是(　　) A．建造港珠澳大桥所采用的高强抗震螺纹钢属于合金 B．中国天眼FAST用到的SiC是新型无机非金属材料 C．华为麒麟芯片的主要成分是单质硅 D．飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，Si3N4属于分子晶体 解析：D　[A．建造港珠澳大桥所采用的高强度抗震螺纹钢属于铁碳合金，A项正确；B．SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接，具有硬度很大、优异的高温抗氧化性能，SiC属于新型无机非金属材料，B项正确；C．利用硅的半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，即芯片的主要成分是单质硅，C项正确；D．Si3N4是耐高温结构材料，Si3N4属于共价晶体，D项错误。] 2．在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为(　　) A．Na2SiO3　　　 B．Na2SiO3与Na2CO3 C．SiO2与Na2CO3 D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3 解析：A　[通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，加热后H2SiO3分解为SiO2和H2O，再高温灼烧，SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2。] ◆[题组2]　无机非金属材料 3．(2025·八省联考四川卷)化学是新材料发展的基础，下列生产或应用中所用到的主要物质不属于无机非金属材料的是(　　) A．芯片制造所用的硅晶片 B．潜艇降噪所用的橡胶消声瓦 C．耐高温陶瓷生产所用的碳化硅 D．通信信号传输所用的光导纤维 解析：B　[A．芯片制造所用的硅晶片是单质硅，属于无机非金属材料，A不符合题意；B．橡胶是一种高分子有机化合物，B符合题意；C．碳化硅属于无机非金属材料，C不符合题意；D．光导纤维成分二氧化硅，属于无机非金属材料，D不符合题意。] 4．《厉害了，我的国》“中国名片”中航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目。它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是(　　) A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B．“复兴号”车厢连接处关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于无机金属材料 C．“神舟十三号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 解析：C　[A项，传统的无机非金属材料：如水泥、耐火材料、平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷、搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)。新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等；“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于金属材料。B项，增强聚四氟乙烯板属于有机高分子材料。C项，新型无机非金属材料在性能上比传统无机非金属材料有了很大的提高，要适用于不同的要求。如高温结 构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等都属于新型无机非金属材料。D项，硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料，利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能直接转化为电能，二氧化硅为光导纤维的成分。] [例]　(2024·浙江6月卷)Si5Cl10中的Si原子均通过sp3杂化轨道成键，与NaOH溶液反应，Si元素均转化成Na2SiO3。下列说法不正确的是(　　) A．Si5Cl10分子结构可能是 B．Si5Cl10与水反应可生成一种强酸 C．Si5Cl10与NaOH溶液反应会产生H2 D．Si5Cl10沸点低于相同结构的Si5Br10 试题 情境 以Si5Cl10成键形式及与NaOH溶液反应的产物为信息 突破 方法 Cl元素最外层7个电子，呈现－1价，水解可生成HCl，水解时生成Na2SiO3，Si元素化合价升高，由氧化还原反应原理应有H2生成，Si5Cl10和Si5Br10均为分子晶体 核心 素养 宏观辨识与微观探析(成键原理、水解规律、氧化还原规律及分子间作用力大小判断) 解析：A　[A．该结构中，如图 INCLUDEPICTURE"24E123.TIF" 所示的两个Cl，Cl最外层有7个电子，形成了两个共价键，因此其中1个应为配位键，而Si不具备空轨道来接受孤电子对，因此结构是错误的，故A错误；B．Si5Cl10与水反应可生成HCl，HCl是一种强酸，故B正确；C．Si5Cl10与NaOH溶液反应Si元素均转化成Na2SiO3，Si的化 合价升高，根据得失电子守恒可知，H元素的化合价降低，会有H2生成，故C正确；D．Si5Cl10与Si5Br10的组成和结构相似，Si5Br10的相对分子质量大于Si5Cl10，因此Si5Br10的范德华力更大，沸点更高，故D正确；故选A。] 1．(2024·广东卷)龙是中华民族重要的精神象征和文化符号。下列与龙有关的历史文物中，主要材质为有机高分子的是(　　) A B C D 红山玉龙 鎏金铁芯铜龙 云龙纹丝绸 云龙纹瓷瓶 解析：C　[A．红山玉龙主要成分为SiO2和硅酸盐，属于无机非金属材料，A不符合题意；B．鎏金铁芯铜龙主要成分为Cu，属于金属材料，B不符合题意；C．云龙纹丝绸主要成分为蛋白质，属于有机高分子材料，C符合题意；D．云龙纹瓷瓶主要成分为硅酸盐，属于传统无机非金属材料，D不符合题意。] 2．(2023·浙江1月卷)下列物质中属于耐高温酸性氧化物的是(　　) A．CO2　 B．SiO2　　C．MgO　　D．Na2O 解析：B　[A．二氧化碳和碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，但为分子晶体，不耐高温，A错误；B．SiO2能跟碱反应生成盐和水：SiO2＋2OH－===SiOeq \o\al(2－,3)＋H2O，所以SiO2是酸性氧化物，为共价晶体，耐高温，B正确；C．MgO能跟酸反应生成盐和水：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O，所以MgO是碱性氧化物，C错误；D．Na2O能跟酸反应生成盐和水，所以是碱性氧化物，D错误；答案选B。] 3．(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。 金刚石 石墨 石墨炔 下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(　　) A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键 B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化 C．三种物质的晶体类型相同 D．三种物质均能导电 解析：A　[A．原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A项正确；B．金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；C．金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合型晶体，C项错误；D．金刚石中没有自由移动电子，不能导电，D项错误。] 4．(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\do19(1 800～2 000 ℃))粗硅eq \o(――→,\s\up17(HCl),\s\do19(300 ℃))SiHCl3eq \o(――→,\s\up17(H2),\s\do19(1 100 ℃))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 解析：B　[A．SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO，因此，制备粗硅的反应的化学方程式为SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do19(　))Si＋2CO↑，A说法正确；B．在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成三维骨架结构，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说法错误；C．HCl易与水形 成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl氧化；H2在高温下遇到氧气 能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与SiHCl3在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C说法正确；D．Si＋3HCleq \o(=====,\s\up17(300 ℃),\s\do19(　))SiHCl3＋H2，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成SiHCl3的反应为熵减过程，D说法正确。] 解析：B　[该物质是一种单质而不是化合物，故A错误；Si24是单质，与硅单质属于同素异形体，故B正确；硅的性质稳定，不与稀硫酸反应，故C错误；硅太阳能电池供电原理是将太阳能转化为电能，而原电池供电原理是将化学能转化为电能，因此两者原理不同，故D错误。] 6．(化学与工艺流程)(全国Ⅱ卷)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 回答下列问题： (1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是 _______________________________________________________ _______________________________________________________，还可使用________________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_________________________________ _______________________________________________________。 (3)加氨水过程中加热的目的是__________________________。 沉淀B的主要成分为________、_______________(写化学式)。 (4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnOeq \o\al(－,4)＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O。实验中称取0．400 g水泥样品，滴定时消耗了0．050 0 mol·L－1的KMnO4溶液36．00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_____________________________________。 解析：(1)Fe3＋容易在pH较小时转化为沉淀，所以需要将Fe2＋氧化为Fe3＋。双氧水可以将Fe2＋氧化为Fe3＋且不会引入杂质。 (2)二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A的主要成分是二氧化硅。与HF发生反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)加热可以促进Fe3＋、Al3＋水解转化为Fe(OH)3、Al(OH)3。在pH为4～5时Ca2＋、Mg2＋不沉淀，Fe3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。 (4)5Ca2＋～5H2C2O4～2KMnO4 n(KMnO4)＝0．050 0 mol/L × 36．00 × 10－3 L＝1．80 × 10－3 mol n(Ca2＋)＝4．50 × 10－3 mol 水泥中钙的质量分数为 eq \f(4.50×10－3 mol×40 g·mol－1,0.400 g) × 100%＝45．0%。 答案：(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　双氧水(或H2O2) (2)SiO2　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)防止胶体生成，易沉淀分离　Fe(OH)3 Al(OH)3　(4)45．0% 体系构建 1． 2． 核心巧记 1．特殊的用途 Si——半导体材料、太阳能电池板、计算机芯片。 SiO2——光导纤维。 H2SiO3——硅胶可用作干燥剂。 Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料。 2．特殊的性质 (1)Si与NaOH溶液的反应： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (2)SiO2能溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)H2CO3的酸性强于H2SiO3： Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 (4)粗硅的制备：SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑。 $$