2026届高三化学一轮复习 第16讲 碳、硅及无机非金属材料

该高中化学高考复习课件聚焦“碳、硅及无机非金属材料”专题，依据高考评价体系覆盖碳硅单质及化合物性质、无机非金属材料应用等核心考点，结合2022全国乙卷及2024各省市真题，梳理出性质判断、反应方程式书写、工艺流程分析等高频题型，明确“碳达峰碳中和”“高纯硅制备”等热点考点权重，构建系统知识网络。 课件亮点在于“真题导入+疑难突破+典例建模”的备考策略，如以高纯硅制备流程典例为例，运用科学思维中的证据推理法分析反应条件与物质转化，结合化学观念中“结构决定性质”梳理SiO₂与HF等特征反应，帮助学生掌握工艺流程题的解题模板。特设“易错点警示”和“双碳”热点链接，助力学生高效得分，教师可据此精准定位复习重点，提升备考效率。

第16讲　 碳、硅及无机非金属材料 (2022·全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、 实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是(　 　) A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源 C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发催化剂将CO2还原为甲醇 D 【真题导入】 (高考题组合)下列选项错误的是( )。 A.(2021·广东)河姆渡出土陶灶，属于陶器，兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅。 B.(2021·浙江6月)硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐。 C.(2020·浙江7月)SiO2可用来制造光导纤维。 D.(2019·全国卷Ⅲ)高纯硅可用于制作光感电池。 【真题导入】 B 2024全国甲卷-11题 结构综合考查：化学键类型、元素电负性、原子杂化轨道类型、分子间作用力  2024河北卷-13题 可充电Mg-CO2电池电极反应式书写、电子转移数目计算 2024甘肃卷-17题 反应原理综合题：盖斯定律、反应速率求算与化学平衡移动 2024浙江卷-19题 原理综合题考查、电极反应式书写、ΔH的计算、平衡转化率计算 2024湖北卷-13题 原理综合题的考查：溶液中离子浓度大小比较、物料守恒 2024浙江卷-14题 Si5Cl10的性质综合考查 【目标与素养】 【知识体系】 1、碳单质 【考点梳理】 考点1 碳及其化合物 金刚石 石墨 足球烯C60 它们互为同素异形体 ★存在形态 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 可燃性 2C ＋ O2(不足) = 2CO、C ＋ O2(足量) = CO2 还原性 CuO：___________________________(冶炼金属) H2O：_________________________ (制取水煤气) 浓硫酸： ； 浓硝酸： ； ★碳单质的化学性质 点燃 点燃 【考点梳理】 考点1 碳及其化合物   CO (不成盐氧化物) CO2 (酸性氧化物) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应) 化学 性质 还原性 氧化性 与水 与碱 转化 用途 燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原理 2、碳的氧化物—CO、CO2 与O2 、CuO、Fe2O3等 与C、Mg等 CO2 +H2O⇌H2CO3 CO2 +Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O CO CO2 【考点梳理】 考点1 碳及其化合物 ①CO2通入饱和Na2CO3溶液,有晶体析出,化学方程式： ②少量CO2通入Na2SiO3溶液,有白色胶状沉淀生成,化学方程式： ③过量CO2通入NaAlO2溶液,有白色胶状沉淀生成,离子方程式： ④少量CO2通入苯酚钠溶液,化学方程式： ⑤少量CO2通入次氯酸钠溶液,化学方程式： ⑥少量CO2通入次氯酸钙溶液,化学方程： ⑦向饱和食盐水中先通入氨气再通入足量的CO2析出晶体，化学方程式： ★ CO2参与的重要反应 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓ (CO2过量时会生成NaHCO3) AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO NaClO＋CO2＋H2O=NaHCO3＋HClO NH3＋NaCl＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl CO2+H2O+C6H5ONa→C6H5OH+NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O = 2NaHCO3↓ 【疑难突破】 3、碳酸(H2CO3) 碳酸为弱酸且不稳定,碳酸(H2CO3)只能在水中存在,H2CO3在水中与CO2共存, 因此常把CO2+H2O当碳酸用。 4、草酸(H2C2O4)的性质 ①H2C2O4是二元弱酸；有较强的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色(离子方程式)： ； ②H2C2O4不稳定，固体受热易分解： ； 2MnO4-＋5H2C2O4＋6H+=2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O H2C2O4 = H2O＋CO↑＋CO2↑。 △ 【考点梳理】 考点1 碳及其化合物 高 大 Na2SiO3 1、硅 主要用途：半导体材料；太阳能电池；计算机芯片。 共价晶体 【考点梳理】 考点2 硅及其化合物 ★回归教材——高纯硅的制备 三氯硅烷 不能说明碳的还原性比硅强 循环利用 【疑难突破】 高 大 Na2SiO3＋H2O CaSiO3 Na2SiO3＋CO2↑ SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 光导纤维 2、SiO2 氢氟酸不能放在玻璃瓶中， 应存放在塑料瓶中。 NaOH溶液不能用磨口玻璃塞。 共价晶体 不能用石英坩埚加热熔融碳酸钠晶体！ 常考：水晶、玛瑙、石英、光纤等主要成分均为SiO2 【考点梳理】 考点2 硅及其化合物 3、硅酸 难 弱 H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl 【考点梳理】 考点2 硅及其化合物 4、硅酸盐(以 Na2SiO3 为例，又叫泡花碱) (1)性质：硅酸钠是白色、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。写出下列反应的离子方程式： 与盐酸反应：____________________________________。 与CO2水溶液反应：______________________________________________。 (2)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 (3)硅酸盐改写成氧化物：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水， 如钾长石(KAlSi3O8)可表示为 。 K2O·Al2O3·6SiO2 【考点梳理】 考点2 硅及其化合物 1、传统硅酸盐材料 (1)陶瓷 陶瓷以_____(主要成分为含水的________ )为主要原料，经____烧结而成的。 (2)玻璃 普通玻璃以 主要原料，经混合、粉碎，在 中熔融，发生复杂的__________________ ，主要成分是 。 黏土 铝硅酸盐 高温 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 纯碱、 石灰石、 石英砂 玻璃窑 物理变化和化学变化 两个重要反应： Na2CO3＋SiO2 ；CaCO3＋SiO2 ______________。 Na2SiO3＋CO2↑ CaSiO3＋CO2↑ 玻璃是混合物，没有固定的熔点！ 【考点梳理】 考点3 无机非金属材料 (3)水泥 普通硅酸盐水泥的主要原料是______________ ，二者与其他辅料经混合、研磨后在____________中煅烧，加入适量石膏调节水泥__________，发生复杂 的物理变化和化学变化，主要成分： ；再研成细粉得到普通水泥。混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。 黏土、石灰石、石膏 水泥回转窑 硬化速率 硅酸三钙：3CaO•SiO2 硅酸二钙：2CaO•SiO2 铝酸三钙：3CaO•Al2O3 【考点梳理】 考点3 无机非金属材料 2、新型无机非金属材料 (1)新型陶瓷 新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。新型陶瓷的种类与用途如下表： 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零   可用于电力、交通、医疗等领域 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结 构陶瓷 耐高温、抗氧 化、耐磨蚀 SiC、BN、Si3N4、Al2O3等 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 【考点梳理】 考点3 无机非金属材料 (2)碳纳米材料 ①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 ②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 材料类型 性能 用途 碳纳米管 比表面积大，高强度， 优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 电阻率低，热导率高， 具有很高的强度 用于光电器件、超级电容器、 电池和复合材料等 碳的同素异形体 【考点梳理】 考点3 无机非金属材料 碳达峰是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩 。 碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对"零排放"。 中国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后再慢慢减下去 。 3、碳达峰与碳中和(简称"双碳") 【考点梳理】 考点3 无机非金属材料 【思维导图】 1、(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下： 下列说法错误的是(　　) A．制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋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 B 【典例分析】 2、(2022·河北卷)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是(　　) A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为SiO2和MgO C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高 A 【典例分析】 【典例分析】 D 【典例分析】 4、 (2020·浙江7月)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．可发生反应：Ca3SiO5+4NH4ClCaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与SO2反应生成新盐 D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2 D C＋2H2SO4(浓) eq \o(=====,\s\up15(△)) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓) eq \o(=====,\s\up15(△)) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O CuO＋C eq \o(=====,\s\up15(△)) Cu＋CO↑ C＋H2O(g) eq \o(=====,\s\up15(高温)) CO＋H2 SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si(粗)＋2CO↑　 Si(粗)＋3HCl eq \o(=====,\s\up17(△)) SiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si(纯)＋3HCl SiOeq \o\al(2－,3)＋2H＋===H2SiO3↓ SiOeq \o\al(2－,3)＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋COeq \o\al(2－,3) $$