第五章 第三节 无机非金属材料-【新课程能力培养】2025-2026学年高中化学必修第二册学习手册（人教版）

N 高中化学必修第二册（人教版） 第三节 无机非金属材料 盐材料大多具有硬度 溶 学习目标 于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 1.了解硅酸盐及其结构特点，知道常见的 3.常见的硅酸盐材料 硅酸盐产品（玻璃、水泥、陶瓷）的工业 项目 陶瓷 普通玻璃 普通水泥 生产。 主要原料： 2.了解硅和二氧化硅的性质。 3.知道一些新型无机非金属材料的性能和 原料 辅料：适量的 用途。 石膏 知识梳理 设备 陶瓷窑 主要 含水的铝硅酸 知识点1 成分 盐 硅酸盐材料 耐高温、硬度透光性好、遇水逐渐变硬 1.无机非金属材料 性能 大、耐腐蚀、 硬度大、无（水硬性），硬 从组成上看，许多无机非金属材料含有 性质稳定 固定熔点 化后性质稳定 等元素，具有 用于生产建 用于生产建筑 等特点，以及特殊的 筑材料、光 材料、绝缘材 等性能。 学仪器和各大量用于建筑 用途 料、日用器 种器皿，还和水利工程 2.硅酸盐及其结构 皿、卫生洁具 可制造玻璃 (1)硅酸盐的结构 纤维等 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧 结构，S在中心，O在四面体的4个顶 川知识点2新型无机非金属材料 角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O 相互连接，即每个S结合 个0， 1.硅和二氧化硅 每个O结合 个Si。 (1)硅 硅元素位于元素周期表第 周 期、第 族，处于金属与非金属的过 渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体 之间，是应用最广泛的 材料。 (2)硅酸盐的特性 (2)粗硅的制备 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸 工业上用 还原 可以制 20)学 第五章化工生产中的重要非金属元素 得含少量杂质的粗硅，化学方程式： 新型 富勒烯 碳纳米管 石墨烯 材料 (3)高纯硅的制备原理 由 构成 由 卷成只有 石英砂 焦炭 180-2000C1粗硅 HCI 00SiHCL 的一系列笼形 的管状物，具 结构 ① ② H21100℃③ 分子的总称， 有纳米尺度的 厚度的单层 高纯硅 如C60 直径 石墨 其中涉及的主要化学反应为： 比表面积大 电阻率低、 ① 有相当高的强 热导率高， 性能 ② 度和优良的电 具有很高的 学性能 强度 ③ (4)硅和二氧化硅的用途 光电器件、 生产复合材 ①高纯硅用于制造 和 超级电容器 用途制碳纳米材料 料、电池和传 电池和复合 ② 用于生产光导纤维。 感器等 材料等 2.新型陶瓷 (1)组成：新型陶瓷与传统陶瓷相比，在组 要点精析 成上有很大的变化。 (2)特性和功能：在 川要点1硅 磁学等方面具有很多新的特 性和功能。 含量 地壳中含量仅次于氧，居于第二位 (3)碳化硅(SiC)俗称 ,它由碳 原子和硅原子通过共价键连接形成，与 存在 以化合态存在，主要是二氧化硅和硅酸盐 金刚石的结构类似，硬度很大，可用作 硅原子最外层有4个电子，既不易失去也 砂纸和砂轮的磨料；还具有优异的高温 特点 不易得到电子，主要形成四价的化合物 抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、 耐高温半导体材料等。 硅单质的化学性质： (4)常见的类型： 陶瓷、 (I)常温下与NaOH溶液反应：Si+2NaOH+ 陶瓷、 陶瓷、 陶瓷。 H,O=Na2SiO,+2H2↑。 3.碳纳米材料 (2)加热或高温条件下： 碳纳米材料主要包括 ①与O2反应：Si+02△Si02。 等，广泛应用于能源、信息、医药： ②与Cl2反应：Si+2Cl△SiCL4o 等领域。 ③与C反应：Si+C商温SiC。 典例1“中国芯”的发展离不开高纯单晶 硅。由石英砂（主要成分为SO2)制取高纯 学 21 高中化学必修第二册（人教版） 硅涉及的主要反应用流程图表示如下： C.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料， 石 X 二氧化硅是制造光导纤维的基本原料 ①C H2 砂 2000℃ D.SiHCI3(沸点33.0℃)中含有少量的SiC4 粗硅 ②HCI r HCI 300℃ ③H2 SiHCI (沸点67.6℃)，通过蒸馏可提纯SHCl3 100℃ 高纯硅 川要点2二氧化硅 下列说法错误的是() A.反应①②③均为置换反应 1.存在 B.SO2能溶于烧碱溶液和氢氟酸，故为两 SiO2的存在形态有结晶形和无定形两大 性氧化物 类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、 C.X为CO 光导纤维的主要成分均是SO2 D.流程中HC1和H2可以循环利用 2.SiO2的结构和物理性质 解析：石英砂与焦炭在高温下发生置换反 SiO2中Si原子和O原子形成空间网状 应，生成C0和粗硅；粗硅与HCI在300℃；结构，故不存在单个的SiO2分子。SiO2的 时发生置换反应生成SiHCI,和H2;SiHCI,：空间网状结构决定了其具有熔点高、硬度 与H在高温下发生置换反应，可制得高纯： 大、难溶于水等特点。 硅和HC1,反应①②③均为置换反应，A、: 3.SiO2的化学性质 C正确；SiO2是酸性氧化物，B错误；流程 稳定性不与水、一般的酸反应 中HC1和H2都是既在反应中使用，又在反 应中生成，所以二者都可以循环利用，D正 通性 与Ca0反应，Si0,+Ca0商-CaSiO, SiO, 酸性 确。 与NaOH反应siO+2NaOH=Na,SiO, 氧化物 +H2O 答案：B 特性 SiO+4HF=SiF4↑+2H20 与氢氟酸反应 B变式训练① 4.用途 高纯度晶体硅是典型的无机非金属材： (1)用于制作实验室中使用的石英坩埚（不 料，又称半导体材料。它的发现和使用曾引 能用于灼烧碱性物质)。 起计算机的一场“革命”。可以按下列方法 (2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的 制备： 基本原料，可以用来制作光导纤维。 si0,①Csi(粗)2H ③过量H,Si(纯) (3)石英和玛瑙用来制作饰物和工艺品。 高温 300℃ SiHCl 1100℃ 典例2下列溶液的存放不能使用磨口玻璃 下列说法不正确的是() 塞的是( A.步骤①的化学方程式为SiO,+C温Si+:①氢氟酸 ②NaHSO,③KNO,④石灰水 C02↑ ⑤CuSO4⑥NaOH⑦Na2SiO: B.步骤①中每生成1 mol Si,转移4mol电子：A.①③⑤ B.①④⑥ 22)学 in 第五章化工生产中的重要非金属元素。 C.④⑧⑦ D.①④⑥⑦ (3)不稳定，受热易分解：HSiO3△HO+ 解析：氢氟酸与二氧化硅反应生成四氟化硅 SiO2o 和水，所以存放HF不能使用磨口玻璃塞， 典例3某同学用如图装置 ①符合题意；NaHSO4、KNO3与二氧化硅不 设计实验证明非金属性： 反应，可以使用磨口玻璃塞，②③不符合题 C>Si,选取试剂最合理的是 意；石灰水中的氢氧化钙溶液显碱性，能和 ( ) 二氧化硅反应，不能使用磨口玻璃塞，④符 选项 a中试剂 b中试剂 c中试剂 合题意；CuSO4与二氧化硅不反应，可以使 稀硝酸 碳酸钙 二氧化硅 用磨口玻璃塞，⑤不符合题意；NaOH与二 盐酸 碳酸钠 硅酸钠溶液 氧化硅反应生成黏性的硅酸钠，导致玻璃塞 C 稀硫酸 碳酸钠 硅酸钠溶液 和试剂瓶黏结在一起而打不开，所以存放氢 D 稀硫酸 碳酸钙 硅酸 氧化钠溶液不能使用磨口玻璃塞，⑥符合题 意；黏性的硅酸钠会导致玻璃塞和试剂瓶黏 解析：A项，由实验可知，C中试剂不可能 结在一起而打不开，不能使用磨口玻璃塞， 是SiO2,不合理；B项，盐酸与碳酸钠反应 ⑦符合题意。 生成的CO2中会混有HCl,HCl、CO2均能 答案：D 与Na SiO3溶液反应生成白色胶状沉淀 HSiO3,不能证明HCO3的酸性强于HSiO3, B变式训练2 不合理；C项，稀硫酸与碳酸钠反应生成 下列表述正确的是() CO2气体，CO2与Na2SiO3溶液反应生成白 A.SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢： 色胶状沉淀HSiO3,可以证明酸性：HCO,> 氟酸反应，所以SiO2属于两性氧化物 HSiO3,合理；D项，稀硫酸与碳酸钙反应 B.因为Na2C03+SiO2温Na2SiO3+CO2↑，所： 生成的CaSO4微溶，会覆盖到碳酸钙表面 以硅酸的酸性比碳酸强 而使反应停止，且C中试剂不能是硅酸，不 C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 合理。 D.CO2和SiO2都是由分子构成的化合物， 答案：C 所以两者物理性质相似 B变式训练③ 川要点3硅酸 能证明硅酸比碳酸酸性弱的理由是 硅酸(HSiO3)的性质 (1)硅酸是难溶于水的弱酸（比HCO,酸性：A.碳酸溶于水，硅酸不溶于水 弱)，不能使石蕊溶液变红。 B.CO2可溶于水，SiO2不溶于水 (2)与碱反应：H2SiO,+2NaOH一Na2SiO3+C.SiO2和Na,CO,在高温下能生成Na SiO3和 2H20。 C02 学 23 高中化学必修第二册（人教版） D.Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+NazCO C.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，具有黏合性 D.SO2通入Na,SiO,溶液中产生胶状沉淀， 川要点4硅酸盐 说明酸性HSO,>HSiO, 常见的硅酸盐—Na SiO, 解析：SO2不溶于水且不与水反应。 (1)硅酸钠是一种白色固体，能溶于水，其 答案：A 水溶液俗称水玻璃。 B变式训练④ (2)硅酸钠在空气中放置易与空气中CO2反 应而变质：Na SiO3+H,O+CO2=Na,CO3+ 近年来科学家得知古瓷中所用颜料大多 HSiO3↓。 为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi,O., (3)硅酸钠是制备黏合剂和木材防火剂等的： 铜为+2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正 原料。 确的是( 典例4下列关于硅酸及其盐的叙述不正确：A.BaCuSi2O,是一种硅酸盐 的是() B.性质稳定，不易脱色 A.硅酸是一种弱酸，可由其酸性氧化物：C.易溶于强酸和强碱 SiO2与水化合制得 D.x=6 B.Na,SiO3是一种简单的硅酸盐 24)学高中化学必修第三册（人教版） (2)①2NO+O2=2NO2②3NO2+HO=2HNO3+NO 知识点3 1.无色刺激性小极易1：700液化制冷剂 2.喷泉红极易碱白烟白NH+H,O一 NH·H,O一NH+OH湿润蓝NH+HC=NHCI 大量白烟4NH+50,装塑4O+6H0还原NH,↑+ HO 3.(2)制冷剂 知识点4 1.易分解氨NH,HCO,△NH↑+H,O+CO2 2NH,Cl+Ca(OH)2△CaCl+2NH,↑+2H,0 2.蓝色NH+OH△NH↑+H,O红色石蕊变蓝 知识点5 1.无易刺激性 △ 2.(2)4HNO,成光照4NO,↑+0，↑+2H,0①NO2 ②棕色阴凉 (3)①红棕绿无色红棕Cu+4HNO(浓)= Cu(NO3)+2NO2 T+2H2O 3Cu+8HNO;()=3Cu(NO)+ 2NO↑+4H,0NO2NO强③C+4HNO,(浓)△ CO2↑+4NO2↑+2HO (4)浓硝酸和浓盐酸1：3金、铂 3.①N+3H,商，商压2NH 催化剂 ②4NH,+50,4NO+6H0 ③2NO+O,=2NO2 ④3NO2+H,O=2HNO+NO 知识点6 1.煤石油金属矿物 2.二氧化硫氮氧化物小于5.6 3.(1)损伤破坏酸化(2)①污染源②酸 性物质 第六章 化 。"第一节化学反应与能量变化 知识梳理 知识点1 1.温度计大量气泡发烫升高放热 Ba(OH)2·8H,O+2NHC1一BaCl2+2NH3↑+10HO刺激性 气味凉粘接在一起吸热氨气放出吸收 2.(1)①释放②吸收(2)①><②放热 吸热 36 要点精析 变式训练 1.B2.C3.D4.D5.D 6.(1)AB(2)B (3)将湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口，若试纸 变蓝，说明NH已收集满（或其他合理答案） 7.B8.B >"第三节无机非金属材料 知识梳理 知识点1 1.硅、氧耐高温抗腐蚀硬度高光学电学 2.(1)四面体42(2)高难 3.黏土纯碱(NaCO)、石灰石(CaCO)、石英 砂(SO2)石灰石、黏土玻璃窑水泥回转窑硅 酸钠(Na,SiO3)、硅酸钙(CaSiO)、二氧化硅(SiO2) 知识点2 1.(1)三VA半导体 (2)焦炭石英砂Si0,+2C商温Si+2C0↑ (3)①Si0+2Cl0-20o0ESi+2C0↑ ②Si+3HC30o℃SiHCI,.+H, SiHCl+H,0Si+3HCI (4)①芯片硅太阳能电池②二氧化硅 2.(2)光学热学电学(3)金刚砂(4)高 温结构压电透明超导 3.富勒烯碳纳米管石墨烯碳原子石墨片层 一个碳原子直径 要点精析 变式训练 1.A2.C3.D4.C 学反应与能量 3.(1)煤石油天然气(3)③资源丰富可 以再生对环境无污染 知识点2 1.火力热机械 2.无明显现象有气泡产生有气泡产生逐渐溶 解指针发生偏转 3.化学电(1)负极氧化反应Zn-2e=Zn2 正极还原反应2H+2e=H,↑Zn+2H=Zn2+H2↑ (2)负正(3)正负