第21讲 碳、硅无机非金属材料(课件PPT)-【金版新学案】2027年高考化学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

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，依据课程标准要求梳理碳硅单质及化合物的组成、性质、转化与应用，无机非金属材料的分类及用途等核心考点，通过高考真题感悟和课时测评分析考点权重，明确碳硅化合物转化、材料判断等高频题型，对接高考评价体系，体现备考针对性。 课件亮点在于“价—类”二维图建模与工艺流程题深度剖析，如硅工业制法中循环物质判断，培养科学思维和科学探究与实践素养。结合2025云南卷稻壳制纳米Si真题及SiO₂与HF反应等易错点，帮助学生掌握推断技巧，教师可据此精准指导复习，提升学生应试能力和备考效率。

第21讲　碳、硅无机非金属材料 第五章　非金属及其化合物 高三总复习化学 广东专版 1.了解碳、硅及其化合物的组成和成键特点。 2.了解碳、硅两种元素单质及其重要化合物的性质及应用，能用化 学方程式表示其主要化学性质。 3.了解无机非金属材料的组成、分类及其应用价值。 课程标准 考点一　碳族元素　碳 考点二　硅及其重要化合物 考点三　无机非金属材料 高考真题感悟 内容索引 教考衔接5 课时测评 考点一 碳族元素　碳 返回 必备知识 整合 1.碳族元素 碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价层电子排布式为________。 2.碳的单质 (1)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为____________。 (2)几种单质的结构特点 金刚石：__________空间网状结构；石墨：平面__________层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。 ns2np2 同素异形体 正四面体 正六边形 3.CO与CO2的比较   CO CO2 物理性质 无色无味气体，密度比空气小，难溶于水 无色无味气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应)   CO CO2 化学性质 还原性 可燃性、还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 — ①与炽热的炭反应 ②Mg在CO2中燃烧 与水反应 无 CO2＋H2O⥫⥬H2CO3 与碱反应 (石灰水) 无 Ca(OH)2＋CO2CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 相互转化 CO2 CO 用途 燃料；冶炼金属 灭火；制汽水；植物肥料；化工原料等 1 CO、CO2气体的除杂方法。 CO中混有CO2 通过盛有____________的洗气瓶，然后干燥气体 CO2中混有CO 通过盛有___________的硬质玻璃管 CO2中混有O2 通过盛放___________的硬质玻璃管 CO2中混有少量SO2 通过盛有__________________或_________________的洗气瓶，然后干燥气体 CO2中混有少量HCl 通过盛有__________________的洗气瓶，然后干燥气体 NaOH溶液 灼热CuO 灼热铜网 饱和NaHCO3溶液 酸性KMnO4溶液 饱和NaHCO3溶液 4.CO2在自然界中的循环 (1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。 (2)自然界消耗CO2的主要反应： ①溶于江水、海水中：CO2＋H2O⥫⥬H2CO3； ②光合作用将CO2转化为O2； ③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2Ca(HCO3)2。 2 正误判断 (1)金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质 (　　) (2)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼 (　　) (3)低碳环保中的“碳”是指二氧化碳 (　　) (4)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应 (　　) (5)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 (　　) (6)向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体 (　　) √ √ √ × × √ 关键能力 提升 1.科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误 的是 A．CO2是自然界碳循环中的重要物质 B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原 C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料 D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料 √ 含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产 生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧 化碳，所以CO2是自然界碳循环中的 重要物质，故A正确；CO2加氢转化 为乙烯，C元素的化合价降低，CO2得 电子被还原，故B正确；CO2中C元素 的化合价为＋4价，只能发生得电子的 还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，故C错误；CO2与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确。 2.(2025·北京高三阶段练习)下图是碳元素的“价—类”二维图，有关说法不正确的是 A．a是最简单的有机化合物 B．b在高温下被SiO2氧化成e C．d与血红蛋白结合的能力 比O2强 D．将氨气和e通入饱和食盐 水中可得到NaHCO3 √ 由“价—类”二维图可知，a是 CH4，b是C，d是CO，e是CO2， m是碳酸盐或者碳酸氢盐。化 合价为－4价的碳元素氢化物为 CH4，是最简单的有机化合物， A正确；b是单质C，e是CO2， C在高温下被SiO2氧化成CO，不是CO2，B错误；d为CO，CO与血红蛋白结合的能力比O2强，C正确；e是CO2，将氨气和CO2通入饱和食盐水反应生成NH4Cl和NaHCO3，D正确。 返回 考点二 硅及其重要化合物 返回 必备知识 整合 一、硅单质 1.存在形式：硅元素在自然界主要以________和________的形式存在。硅单质主要有晶体和无定形两大类。 2.物理性质：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点______，硬度_____，有脆性。 硅酸盐 氧化物 高 大 3.化学性质 (1)常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟气、氢氟酸、碱反应，反应的化学方程式分别为 与氟气：________________； 与氢氟酸：__________________________； 与碱(以NaOH为例)：____________________________________。 (2)在加热或者点燃的条件下可以与氢气、氧气、氯气等反应，与氧气反应的化学方程式为Si＋O2SiO2。 Si＋2F2SiF4 Si＋4HFSiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑ 4.硅的工业制法及提纯 石英砂 粗硅 SiHCl3 高纯硅 涉及的化学方程式： ①___________________________________； ②____________________________； ③_____________________________。 SiO2＋2CSi＋2CO↑ Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 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 1.物理性质：熔点____，硬度____，难溶于水。 2.化学性质 (1)SiO2可以与碱反应，生成硅酸盐，如与氢氧化钠反应的化学方程式为________________________________。 (2)在高温条件下可以与碳酸盐反应，如与碳酸钙反应的化学方程式为 __________________________________。 (3)在高温条件下，能够与碱性氧化物反应，如与氧化钙反应的化学方程式 为_________________________。 (4)常温下与氢氟酸反应的化学方程式为____________________________。 3.用途：制光导纤维、光学仪器等。 高 大 SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑ SiO2＋CaOCaSiO3 SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O 三、硅酸(H2SiO3) 不 弱 Na2CO3＋H2SiO3↓ H2SiO3SiO2＋H2O Na2SiO3＋2HCl2NaCl＋H2SiO3↓ 四、硅酸盐 1.硅酸盐是由硅、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.硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，溶液呈碱性，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 3.硅酸盐写成氧化物形式的顺序：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。 如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示为__________________。 CaO·3MgO·4SiO2 正误判断 (1)SiO2用于制作光导纤维，晶体硅用于制作半导体 (　　) (2)氢氧化钠溶液和氢氟酸均不能用玻璃试剂瓶存放 (　　) (3)硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂 (　　) (4)向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶 (　　) (5)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 (　　) √ × √ √ × (6)工业上制取粗硅的反应为SiO2＋CSi＋CO2↑ (　　) (7)SiO2是H2SiO3的酸酐，所以能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3 (　　) (8)因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强 (　　) (9)加热熔融NaOH时，不能使用陶瓷坩埚、石英坩埚和铝坩埚，能使用铁坩埚 (　　) × × × √ 关键能力 提升 考向1　硅、二氧化硅的性质与用途 1.下列说法中不正确的是 A．硅晶片是生产芯片的基础材料 B．芯片制造中的“光刻技术”是利用光敏树脂在曝光条件下成像，该过程涉及化学变化 C．硅在自然界中主要以单质形式存在 D．硅是应用最广泛的半导体材料 √ 硅晶片是优良的半导体材料，是生产芯片的基础材料，故A、D正确；光敏树脂在曝光条件下成像时有新物质生成，属于化学变化，故B正确；硅元素在自然界中主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，故C不 正确。 2.二氧化硅又称硅石，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 √ SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，但不属于两性氧化物，因为二氧化硅只能与一种酸即氢氟酸反应，且生成的四氟化硅不是盐，A错误；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； SiO2在高温条件下能与过量的碳反应生成SiC，反应前后硅元素的化合价不变，不能体现二氧化硅的氧化性，C错误；题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。 考向2　工业制取高纯硅问题分析 3.(2025·山西二模)硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。晶体硅中的杂质会影响其导电性能。工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98％左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅，其原理示意图如下： 下列说法正确的是 A．步骤①中得到粗硅 的化学方程式：SiO2＋CSi＋CO2↑ B．已知SiHCl3中H元素化合价为－1，则电负性：Cl＞Si＞H C．以上流程中含硅元素的物质均属于共价晶体，熔点：SiO2＞Si＞SiHCl3 D．由粗硅制备高纯硅的过程中，可循环使用的物质主要有HCl和H2 √ 石英砂加焦炭在高温条件下反应得到粗硅，粗硅与HCl在300 ℃以上加热生成粗SiHCl3，精馏得到纯的SiHCl3在1 100 ℃与氢气反应生成高纯硅；步骤①中得到粗硅同时生成CO，反应的化学方程式：SiO2＋2C Si＋2CO↑，A错误；已知SiHCl3中H元素化合价为－1，则H的电负性大于Si，B错误；SiHCl3为分子晶体，C错误；粗硅与HCl反应得到H2和SiHCl3，SiHCl3再与H2反应得到HCl和Si，可循环使用的物质主要有HCl和H2，D正确。 4.晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下： ①粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3 ＋H2； ②经过纯化的SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃下反应制得纯硅。 回答相关问题： (1)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到SiHCl3(沸点为33 ℃)，只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为－84.7 ℃)，提纯SiHCl3的方法为______。 蒸馏 (2)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已 略去)： ①在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是___________ __________________。 ②C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是__________。 排出装置内 的空气，以防爆炸 水浴加热 考向3　硅胶　多硅酸盐结构的理解 5.硅胶吸附剂常用作干燥剂，其结构示意图如图所示，在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)＋6H2O CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是 A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了 B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl2等 酸性气体 C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D．当硅胶遇到大量的水分子时，硅羟基与水 形成过多氢键从而失去吸附力 √ 由题中信息可知，硅胶吸水后，CoCl2会变成CoCl2·6H2O(粉红色)，故变成粉红色说明硅胶失效了，A正确；二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误；由硅胶结构可知，硅胶用作干燥剂，是通过硅羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到大量的水分子时，硅羟基与水形成过多氢键从而失去吸附力，D正确。 6.(2025·河北一模)地壳中硅元素常以硅酸盐形式存在，与碳酸盐不同，硅酸盐结构复杂、种类繁多，其中下图为辉石单链和闪石双链两种硅酸根的结构(图中每个顶点代表1个氧原子，硅原子位于氧原子构成的四面体空隙中)。下列说法错误的是 A．两种硅酸根中Si元素的化合价 均为＋4 B．辉石单链中每个氧与其相邻的 氧原子以共价键形式相连 C．闪石双链的化学式为［Si4O11］6－ D．硅酸根不能像碳酸根一样形成简单离子是因为Si的半径大较难形成π键 √ 由图可知，辉石单链和闪石双链中硅原子位于氧原子构成的四面体空隙中，形成了4个σ键，无孤电子对，则两种硅酸根中Si元素的化合价均为＋4价，A项正确；辉石单链中每个硅与其相邻的氧原子以共价键形式相连，氧原子与氧原子之间没有形成化学键，B项错误； 用均摊法分析，在闪石双链中， 每个硅原子连接4个氧原子，其 中有2个氧原子为2个硅原子共 用，另外2个氧原子为1个硅原 子单独占有。按均摊法，设该 双链中每有4个硅原子，则氧原子平均个数为11个，再根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0，硅元素显＋4价，氧元素显－2价，所以闪石双链的化学式为［Si4O11］6－，C项正确；Si的原子半径较大，难以与氧原子形成π键，所以硅酸根不能像碳酸根一样形成简单离子，D项正确。 返回 考点三 无机非金属材料 返回 必备知识 整合 一、传统无机非金属材料 1.含义：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 2.传统无机非金属材料比较   水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 黏土、石灰石、石膏 石灰石、石英砂、纯碱 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑   水泥 玻璃 陶瓷 制备过程 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料经高温烧结而成 变化 复杂的____________变化过程 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的______ _______变化过程 物理、化学 物理、 化学   水泥 玻璃 陶瓷 组成 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙 (2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 硅酸盐 二、新型无机非金属材料 1.________含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅、碳化硅。 2.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。 高纯度 3.新型陶瓷的种类与用途 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 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成 火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 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、超声波探伤器和点火器等 材料类型 主要特性 示例 用途 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷 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 4.碳纳米材料 碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料。 (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 光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 A．清绿地素三彩花卉撇口碗   B．明代三彩孩童骑牛陶俑   C．南朝弦纹三足铜铛   D．东晋咸和二年酱褐釉陶牛车模型   关键能力 提升 考向1　传统无机非金属材料 1.中国文物具有鲜明的时代特征。下列源自广东韶关的文物的主要成分不属于硅酸盐的是 √ 清绿地素三彩花卉撇口碗的主要成分为硅酸盐，A不符合题意；明代三彩孩童骑牛陶俑的主要成分为硅酸盐，B不符合题意；南朝弦纹三足铜铛的主要成分为铜，属于金属材料，不属于硅酸盐，C符合题意；东晋咸和二年酱褐釉陶牛车模型的主要成分为硅酸盐，D不符合题意。         A．青铜蛇 B．西周玉蛇 C．战国木雕蟠蛇漆卮 D．清光绪珊瑚蓝蛇 2.(2025·广东惠州一模)蛇在我国传统文化中象征着智慧与灵动。下列文物中，主要由合金材料制成的是 √ 青铜是铜和锡的合金，属于金属材料，A符合题意；玉石的主要成分是硅酸盐，属于无机非金属材料，B不符合题意；战国木雕蟠蛇漆卮的材料为木材，主要成分为纤维素，属于天然有机高分子材料，不属于金属材料，C不符合题意；珊瑚的主要成分是CaCO3，属于无机非金属材料，D不符合题意。 考向2　新型无机非金属材料 3.(2025·广东湛江一模)从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在。下列说法不正确的是 A．海水原位电解制氢技术的关键材料是多孔聚四氟乙烯，其单体属于卤代烃 B．食品外包装材料使用的聚乳酸可在自然界自然降解 C．“天问一号”使用的SiC-Al(新型铝基碳化硅)属于复合材料 D．我国某公司自主研发的5G芯片巴龙5000与光导纤维是同种材料 √ 聚四氟乙烯的单体为四氟乙烯，结构简式是CF2CF2，CF2CF2属于卤代烃，A正确；聚乳酸在自然环境下可以自然降解变为乳酸，B正确；复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，SiC-Al属于复合材料，C正确；芯片的主要成分是晶体硅，光导纤维的主要成分是二氧化硅，二者所用材料不同，D错误。 4.(2025·广东深圳高三上阶段练习)近年来，我国大力推动科技自立自强、建设高水平创新型基础设施。下列对所涉及物质的性质描述正确的是 A．被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金，其熔点大于 纯铝 B．太阳电池翼采用碳纤维框架和玻璃纤维网，二者均为有机高分子材料 C．大型隧道建设使用的盾构机刀片需要钎涂金刚石材料—金刚石是高硬度的共价晶体 D．柔性太阳能板使用了国产新型高纯度二氧化硅，其性质稳定，是优良的光电材料 √ 合金一般相比纯金属硬度高、熔点低，被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金，由于添加了合金化元素，其熔点低于纯铝，A错误；碳纤维指的是含碳量在90％以上的高强度纤维，玻璃纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，二者均为无机非金属材料，B错误；金刚石具有空间网状结构，是高硬度的共价晶体，C正确；Si是良好的半导体材料，柔性太阳能板使用了国产新型高纯度单质Si，其性质稳定，是优良的光电材料，D错误。 返回 高 考 真 题 感 悟 返回 1.正误判断 (1)(2024·湖北卷)陶瓷是黏土高温烧结而成，且形成新的化学键 (　　) (2)(2024·湖北卷)石墨能导电是因为未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动 (　　) (3)(浙江卷)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 (　　) (4)(广东卷)用焦炭和石英砂制取粗硅，SiO2可制作光导纤维 (　　) (5)(江苏卷)单晶硅熔点高，所以可用作半导体材料 (　　) (6)(辽宁卷)高纯硅可用于制芯片 (　　) (7)(广东卷)用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品，原理是氢氟酸与SiO2反应 (　　) √ √ × √ × √ √ 2.(2025·云南卷)稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 稻壳 纳米SiO2 MgO＋纳米Si MgCl2 ＋纳米Si A．SiO2可与NaOH溶液反应 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池 D．制备纳米Si：SiO2＋2MgSi＋2MgO √ 稻壳在一定条件下制备纳米SiO2，纳米SiO2和Mg在650 ℃发生置换反应生成MgO和纳米Si，加盐酸将MgO转化为MgCl2，分离得到纳米Si。SiO2是酸性氧化物，与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，A正确；盐酸参与的反应为MgO＋2HClMgCl2＋H2O，该反应是非氧化还原反应，盐酸体现酸性，没有体现还原性，B错误； 稻壳 纳米SiO2 MgO＋纳米Si MgCl2 ＋ 纳米Si 高纯硅可以将太阳能转化为电能，故可用于制硅太阳能电池，C正确；SiO2和Mg在650 ℃条件下发生置换反应得到MgO和纳米Si，反应的化学方程式为SiO2＋2MgSi＋2MgO，D正确。 稻壳 纳米SiO2 MgO＋纳米Si MgCl2 ＋ 纳米Si         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 3.(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 √ 九霄环佩木古琴主要由木材和动物筋制成，A错误；裴李岗文化骨笛主要由动物骨骼制成，B错误；商朝后期陶埙属于陶瓷，主要由硅酸盐材料制成，C正确；曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D错误。         A．泥活字 B．木活字 C．铜活字 D．铅活字 4.(2025·河南卷)活字印刷术极大地促进了世界文化的交流，推动了人类文明的进步。下列“活字”字坯的主要成分为硅酸盐的是 √ 泥活字的主要材料是粘土，粘土的主要成分是硅酸盐，A正确；木活字主要成分是纤维素，B错误；铜活字是铜合金，主要成分是铜，C错误；铅活字主要成分是铅，D错误。 返回 教考衔接5 物质的性质与转化 返回 核心 精讲 1.钠的“价—类”二维图转化关系 2.铁的“价—类”二维图转化关系 3.氯的“价—类”二维图转化关系 4.硫的“价—类”二维图转化关系 5.氮的“价—类”二维图转化关系 精研 真题 1.(2025·广东卷)能满足下列物质间直接转化关系，且推理成立的是 单质X氧化物1氧化物2酸(或碱)盐 A．X可为铝，盐的水溶液一定显酸性 B．X可为硫，氧化物1可使品红溶液褪色 C．X可为钠，氧化物2可与水反应生成H2 D．X可为碳，盐的热稳定性：NaHCO3＞Na2CO3 √ 若X为铝，铝单质与O2反应生成Al2O3后无法再被O2氧化，无法形成氧化物2，A不满足；若X为硫，硫燃烧生成SO2(氧化物1，使品红褪色)，SO2再被O2氧化为SO3(氧化物2)，SO3与水反应生成H2SO4，再与NaOH反应生成盐，转化关系成立，B满足；若X为钠，钠与氧气常温反应生成Na2O(氧化物1)，进一步氧化为Na2O2(氧化物2)；Na2O2与水反应生成NaOH和O2，不会生成H2，C不满足；若X为碳，碳与氧气反应先生成CO，最终生成CO2，CO2与水反应生成碳酸，碳酸与碱反应可生成钠盐，但Na2CO3热稳定性强于NaHCO3，D结论错误，D不满足。 单质X氧化物1氧化物2酸(或碱)盐 2.(2024·安徽卷)下列选项中的物质能按图示路径在自然界中转化，且甲和水可以直接生成乙的是 √ 选项 甲 乙 丙 A Cl2 NaClO NaCl B SO2 H2SO4 CaSO4 C Fe2O3 Fe(OH)3 FeCl3 D CO2 H2CO3 Ca(HCO3)2 Cl2与水反应生成HClO和HCl，无法直接生成NaClO，A错误；SO2与水反应生成亚硫酸而不是硫酸，B错误；氧化铁与水不反应，不能生成氢氧化铁沉淀，C错误；CO2与水反应生成碳酸，碳酸与碳酸钙反应生成碳酸氢钙，碳酸氢钙受热分解可生成二氧化碳气体，D正确。 模拟 演练 1.(2025·皖南八校高三大联考)下列选项中的物质不能按图示路径进行一步转化的是 √ 选项 甲 乙 丙 A NaCl Na Na2O2 B NH3 N2 NO2 C Fe2O3 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3 D Cl2 HClO NaClO 电解熔融的NaCl可得Na，Na在氧气中燃烧生成 Na2O2，Na2O2与盐酸反应可得NaCl，A不符合题 意；NH3在O2中燃烧生成N2，N2被O2氧化为NO， 而不是NO2，B符合题意；Fe2O3被稀硫酸溶解生成 Fe2(SO4)3，Fe2(SO4)3与强碱反应得到Fe(OH)3， Fe(OH)3受热分解得到Fe2O3，C不符合题意；Cl2与水反应得到HClO，HClO与NaOH反应得到NaClO，NaClO与盐酸反应可得Cl2，D不符合题意。 2.(2025·安徽皖江名校联考模拟预测)下列各组物质能满足如图所示转化关系的是(图中箭头表示一步转化) A．①③ B．①② C．③④ D．②④ √   a b c d ① Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 ② Na NaOH Na2CO3 NaHCO3 ③ Cu CuO Cu(OH)2 CuSO4 ④ Al AlCl3 Al(OH)3 Na［Al(OH)4］ 硅与氧气反应生成二氧化硅，但是二氧化硅不能直接与水反应生成硅酸，只能通过硅酸盐与强酸反应生成硅酸，同时硅酸钠也不能直接转化成二氧化硅，①不满足；   a b c d ① Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 ② Na NaOH Na2CO3 NaHCO3 ③ Cu CuO Cu(OH)2 CuSO4 ④ Al AlCl3 Al(OH)3 Na［Al(OH)4］ 钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与少量(过量)二氧化碳反应生成碳酸钠(碳酸氢钠)，碳酸钠与氢氧化钙反应生成氢氧化钠，碳酸钠与足量二氧化碳反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与氢氧化钠反应(或碳酸氢钠固体加热)得到碳酸钠，碳酸氢钠与足量氢氧化钙反应生成氢氧化钠，②满足；   a b c d ① Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 ② Na NaOH Na2CO3 NaHCO3 ③ Cu CuO Cu(OH)2 CuSO4 ④ Al AlCl3 Al(OH)3 Na［Al(OH)4］ 铜在空气中加热生成氧化铜，氧化铜不能直接转化成氢氧化铜，③不满足；铝与盐酸或氯气反应生成氯化铝，氯化铝与过量氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，四羟基合铝酸钠与足量盐酸反应生成氯化铝，四羟基合铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝，氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝与盐酸(氢氧化钠溶液)反应生成氯化铝(四羟基合铝酸钠)，④满足。   a b c d ① Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 ② Na NaOH Na2CO3 NaHCO3 ③ Cu CuO Cu(OH)2 CuSO4 ④ Al AlCl3 Al(OH)3 Na［Al(OH)4］ 3.(2025·河南郑州高三质量预测)X2、Y2、Z2为短周期元素的气体单质，l、m、n为均含X元素的化合物。它们之间的转化关系如下图所示(部分反应条件略去)。 下列说法错误的是 A．Y2的一种同素异形体可用于杀菌、 消毒 B．实验室中m的浓溶液因见光分解易变黄色 C．n的钠盐和m的浓溶液反应能生成Z2 D．①、②、③均为氧化还原反应 √ 常见的短周期元素的气体单质有H2、 N2、O2、F2、Cl2；其中n见光易分 解，常见见光易分解的化合物为 HClO或HNO3，符合转化关系的n为 HClO；依次推出X2、Y2、Z2、l、m分别为H2、O2、Cl2、H2O、HCl。O2的同素异形体O3具有强氧化性，可用于杀菌、消毒，A正确；m为HCl，见光不易分解，B错误；NaClO与浓盐酸发生归中反应能生成氯气，C正确；①为氢气和氧气反应生成水，②为氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，③为光照下，次氯酸分解产生氧气和HCl，三个反应均有元素化合价变化，均属于氧化还原反应，D正确。 返回 课 时 测 评 返回 √ 1.中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的是 A．金刚石和石墨是碳的两种不同的单质，二者互称同素异形体 B．在100 kPa时，1 mol石墨转变为金刚石要吸收1.895 kJ的热量，故金刚石比石墨稳定 C．考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素C中，中子数为8 D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 金刚石和石墨均是由C元素组成的不同单质，两者互为同素异形体，A正确；物质能量越低越稳定，因为在100 kPa时，1 mol石墨转变为金刚石要吸收1.895 kJ的热量，所以石墨比金刚石稳定，B错误；C的质子数为6，质量数为14，所以中子数＝14－6＝8，C正确；CO2分子中C原子与O原子以共价双键结合，所以含极性共价键，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11     A．佛山石湾陶龙 B．阳江漆器龙纹盒     C．潮州木雕 D．广绣 √ 2.(2025·广东清远二模)广东是中华文明的重要发源地之一，拥有丰富的文化遗产。下列广东文物的主要材质为无机非金属材料的是 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 佛山石湾陶龙主要成分为硅酸盐，属于无机非金属材料，A项符合题意；阳江漆器龙纹盒的主要成分为纤维素，属于有机物，B项不符合题意；潮州木雕的主要成分为纤维素，属于有机物，C项不符合题意；广绣中使用的绣线的主要成分为纤维素，丝绸底料的主要成分为蛋白质，均属于有机物，D项不符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 √ 3.多晶硅是由SiHCl3与H2反应得到，除杂时的副反应有SiHCl3＋Cl2 SiCl4＋HCl。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．0.1 mol H37Cl中含有的质子数为2NA B．14 g硅晶体中含Si—Si键的数目为2NA C．每生成17 g SiCl4，转移电子数为0.2NA D．标准状况下，5.6 L SiHCl3的分子数为0.25NA 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 一个H37Cl分子中含有18个质子，那么1 mol H37Cl含有的质子的物质的量为18 mol，则0.1 mol H37Cl中含有的质子数为1.8NA，A项错误；14 g硅晶体的物质的量为0.5 mol，而1 mol硅晶体中含2 mol Si—Si键，则 0.5 mol硅晶体中含1 mol Si—Si键，故14 g硅晶体中含Si—Si键的数目为NA，B项错误；根据方程式可知，每生成1 mol SiCl4，电子转移2 mol，17 g SiCl4的物质的量为0.1 mol，因此每生成17 g SiCl4，转移电子数为0.2NA，C项正确；标准状况下，SiHCl3不是气体，无法根据其体积计算其分子数，D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 √ 4.(2025·广东深圳三模)2024年大国重器频频问世，彰显我国科技实力。下列说法正确的是 A．可回收火箭“朱雀三号”燃料燃烧过程涉及化学能转化为热能 B．中国移动“九州”算力光网所用光纤的主要成分为单晶硅 C．“海葵一号”通过分馏进行油气分离仅涉及化学变化 D．核能供汽“和气一号”反应堆轴棒中的U与U互为同素异形体 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 燃料燃烧是化学反应(如火箭燃料中的氧化反应)，此过程释放热量，将化学能转化为热能，A正确；光纤的主要成分是二氧化硅，而非单晶硅，单晶硅主要用于半导体器件(如芯片)，B错误；分馏是利用混合物中各组分沸点不同进行分离的物理过程(如原油分离)，没有新物质生成，属于物理变化，C错误；同素异形体指同种元素组成的不同单质(如金刚石和石墨)，U与U是铀元素的同位素(质子数相同，中子数不同)，而非同素异形体，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 √ 5.近年来，我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是 A．富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B．Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C．“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D．二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 富勒烯、石墨烯和碳纳米管都是由碳元素组成的单质，均属于新型无机非金属材料，A项正确；碳化硅俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料，B项错误；高温结构陶瓷的主要成分是氮化硅等，属于新型无机非金属材料，C项错误；二氧化硅不导电，可用于制造光缆是由于其能够传导光信号，D项错误。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 √ 6.(2025·广东高三上阶段练习)对于下列过程中发生的化学反应，相应离子方程式书写正确的是 A．NaHCO3溶液中通入少量Cl2：HC＋Cl2CO2＋Cl－＋HClO B．用氢氟酸刻蚀玻璃：SiO2＋4H＋＋4F－SiF4↑＋2H2O C．将FeO固体溶于稀硝酸：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O D．用FeS除去工业废水中的Pb2＋：Pb2＋＋S2－PbS↓ 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 已知Cl2＋H2O⥫⥬HCl＋HClO、HCl酸性强于H2CO3，能与NaHCO3反应，而HClO酸性比H2CO3弱，不能与NaHCO3溶液反应，故NaHCO3溶液中通入少量Cl2的总反应离子方程式为HC＋Cl2CO2＋Cl－＋HClO，A正确；已知HF是弱酸，属于弱电解质，故用氢氟酸刻蚀玻璃的化学方程式为SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O，B错误；已知HNO3具有强氧化性，故将FeO固体溶于稀硝酸的离子方程式为3FeO＋10H＋＋N3Fe3＋＋5H2O＋NO↑，C错误；已知FeS是沉淀，故用FeS除去工业废水中的Pb2＋的离子方程式为FeS＋Pb2＋PbS＋Fe2＋，D 错误。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 √ 7.陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成。唐三彩是我国古代陶瓷中的艺术瑰宝，利用X射线衍射实验测得某“唐三彩陶瓷残片”和“现代陶瓷碎片”的釉料中部分成分及含量数据如下表所示。下列说法错误的是 A．现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料 B．唐三彩烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化 C．X射线衍射实验可用于鉴定陶瓷类文物的真伪 D．唐三彩的绚丽色彩与釉料的组成及各组分的含量有关 釉料成分 质量分数/％ SiO2 K2O Fe2O3 MnO PbO 唐三彩陶瓷残片 28.05 0.34 10.81 0.08 46.56 现代陶瓷碎片 29.74 0.40 4.22 0.05 51.42 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的无机非金属材料，A错误；唐三彩的烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化，B正确；X射线衍射实验可对晶体结构进行测定，也可通过测定相同组分的含量作为识别真伪的重要参考依据，C正确；釉料中不同金属氧化物成分(如Fe2O3、MnO等)的含量不同，在烧制后呈现不同颜色，D正确。 釉料成分 质量分数/％ SiO2 K2O Fe2O3 MnO PbO 唐三彩陶瓷残片 28.05 0.34 10.81 0.08 46.56 现代陶瓷碎片 29.74 0.40 4.22 0.05 51.42 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 √ 8.“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品，玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是 A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 陶瓷是人类最早使用的硅酸盐材料，不是玻璃，A错误；水泥的原料是黏土和石灰石，纯碱、石灰石、石英是制造玻璃的原料，B错误；硅酸盐性质稳定、熔点较高，所以硅酸盐制品一般具有性质稳定、熔点较高的特点，C正确；沙子的主要成分是二氧化硅，为氧化物，不是硅酸盐，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 √ 9.(2025·广东佛山高三下阶段练习)近年来我国科技研究取得重大成就，科技创新离不开化学。下列相关叙述错误的是 A．天问一号探测器使用新型SiC增强铝基复合材料，SiC具有硬度大、熔点低的特点 B．战斗机的隐形涂层含石墨烯(石墨的单层结构)，12 g石墨烯中含有 1.5 mol σ键 C．中国空间站太阳翼使用氮化镓半导体材料，GaN属于无机非金属材料 D．冬奥会所用的可再生生物降解餐具的成分为聚乳酸(PLA)，PLA属于有机高分子材料 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 天问一号探测器使用新型SiC增强铝基复合材料，SiC为共价晶体，其硬度大、熔点高，A错误；石墨烯中一个碳原子连接3个σ键，且两个碳原子共用1个σ键，则每个原子具有1.5个σ键，12 g石墨烯含有1 mol碳原子，含σ键数为1.5NA，B正确；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，可适用于不同的要求，如高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷、GaN等都属于新型无机非金属材料，C正确；PLA为乳酸缩聚产物，为有机合成物质，属于有机高分子材料，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 √ 10.(2024·广东东莞开学考)部分含Si物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是 A．化合物c是现代信息技术的 基础材料 B．工业制取单质b时同时产生 氧化产物CO C．向溶液中通入CO2，可以实 现e→d的转化 D．化合物a的热稳定性大于甲烷 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 根据“价—类”二维图，a、 b、c、d、e分别为SiH4、Si、 SiO2、H2SiO3、Na2SiO3；SiO2 是光导纤维的主要成分，是现 代信息技术的基础材料，A正 确；工业制取单质Si时产生氧 化产物CO，化学方程式为 SiO2＋2CSi＋2CO，B正确；碳酸酸性大于硅酸，可以用“强酸制弱酸”的原理实现转化，C正确；元素非金属性越强，对应的气态氢化物越稳定，所以热稳定性：SiH4＜CH4，D错误。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 11.(10分)形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。Si是一种四面体形的离子(属于硅酸根离子)，其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。 (1)b的化学式为_________。 Si3 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 b含有氧原子个数为9，含有3个四面体结构，则含有硅原子个数为3，根据化合物中Si的化合价为＋4、氧元素化合价为－2可知，b的化学式为Si3。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则其化学式为_________。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 c中含有6个四面体结构，所以含 有6个Si原子，含有的氧原子数为 18，c中含有的氧原子数比6个硅 酸根离子含有的氧原子数少6个， c带有的电荷为6×(－2)＝－12； 根据题图可知：若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则含有n个四面体结构，含有的氧原子比n个硅酸根离子含有的氧原子恰好少n个，即含有n个Si、3n个O，带有的负电荷为n×(－2)＝－2n，其化学式为。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 (3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是________________________________。 Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2) 根据Sin可知，含有6个硅原子的硅酸盐所带的负电荷为12，设铍的个数为x，铝的个数为y，则2x＋3y＝12，分析可得x＝3、y＝2，其化学式为Be3Al2Si6O18或3BeO·Al2O3·6SiO2。 返回 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 谢 谢 观 看 第21讲　碳、硅无机非金属材料 $