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（新高考·单选）

该高中化学高考复习课件聚焦碳、硅及其化合物和无机非金属材料，依据课程标准覆盖组成成键、性质应用、材料分类等核心考点。通过价类二维图、对比表格系统梳理知识，结合近五年高考真题分析高频考点分布，如CO₂与SiO₂性质比较占30%、工业制硅流程占25%，归纳除杂、推断等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于高考真题实战与核心素养融合，如以2025云南卷稻壳制纳米Si流程题为例，运用科学思维分析物质转化，通过“问题-证据-结论”模型培养推理能力。特设“易错警示”模块，针对SiO₂与HF反应等易混点解析，帮助学生掌握工业流程题答题技巧。教师可利用专题训练精准突破考点，助力学生高效冲刺高考。

第21讲　碳、硅无机非金属材料 第五章 非金属及其化合物 高三总复习讲义 化学单选 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 课时测评 内容索引 教考衔接5 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) 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 C，△ ①O2；②CuO 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.硫循环与碳循环是自然界中两种重要的元素循环过程，下列关于这两种循环的说法正确的是 选项 比较 碳循环 硫循环 A 异 碳元素会进入大气 硫元素不会进入大气 B 碳元素可以有机物形式的参与循环 硫元素都以无机物的形式参与循环 C 同 人类活动对碳循环和硫循环都造成了巨大影响 D 碳循环和硫循环对环境的影响是都能形成酸雨 √ 人类活动对碳循环和硫循环都造成了巨大影响，碳硫两元素均能以无机物、有机物的形式参与循环，故A、B错误，C正确，二氧化碳不会导致酸雨，故D错误。 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＋C Si＋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＋C Si＋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)＋6H2OCoCl2·6H2O(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 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   水泥 玻璃 陶瓷 变化 复杂的____________变化过程 Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑ 复杂的_______ _____变化过程 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 物理、化学 物理、 化学 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 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 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 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 √ 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。 2.世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。 (1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为______________ _____________________________、___________________________(用化学方程式表示)。 (2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是_______。制备普 通玻璃的主要反应的化学方程式为__________________________________ ___________________________________ (任写一个)。 (3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是______(填化学式)。 2Al＋2NaOH＋ 6H2O2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O 石灰石 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ (或SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑) SiO2 (4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是____(填字母)。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚 D 普通玻璃坩埚和石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A、B不选；氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C不选；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D选。 考向2 新型无机非金属材料 3.(2025·广东汕尾一模)宇航员在升空、返回或遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的航天服，我国宇航员的航天服是由我国科学家研制的新型“连续纤维增韧”航空材料做成的，主要由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成。 下列相关叙述错误的是 A.它耐高温、抗氧化 B.它比钢铁轻，但质地较脆 C.它没有固定熔点 D.它是一种新型无机非金属材料 √ 碳化硅陶瓷和碳纤维具有耐高温、抗氧化的性能，A正确；“连续纤维增韧”航空材料，则说明该材料具有一定的韧性，B错误；该材料是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成，属于混合物，没有固定的熔、沸点，C正确；该材料由无机物复合而成，为新型无机非金属材料，D正确。 4.近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是 A.石墨烯具有良好的导电性 B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C.石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜 D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但生成物不同 √ 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，可用于制作阴极显像管、储氢材料 石墨烯具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，则石墨炔是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，且互为同素异形体，化学性质完全相同，物理性质略有不同，故与浓硫酸反应时，生成物完全相同，D错误。 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 纳米碳管：具有优良的场发射性能，可用于制作阴极显像管、储氢材料 高考真题 感悟 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SiO2MgO＋纳米SiMgCl2＋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；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＋2Mg Si＋2MgO，D正确。 稻壳 纳米SiO2MgO＋纳米SiMgCl2＋纳米Si 3.(2025·甘肃卷)下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是 A.劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏) B.红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏) C.陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏) D.谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏) √ 劳动英雄模范碑通常由石材或混凝土制成，属于无机非金属材料(如硅酸盐类)，A符合题意；红军党员登记表为纸质材料，主要成分是纤维素，属于有机高分子材料，B不符合题意；铁工具由金属铁制成，属于金属材料，C不符合题意；皮箱由皮革(动物蛋白质加工而成，属于有机材料)制成，D不符合题意。 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 A.泥活字 B.木活字 C.铜活字 D.铅活字 √ 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；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.下列叙述正确的是 ①“C919”大飞机使用的氮化硅陶瓷属于传统硅酸盐材料　②“天和”核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料　③“神舟十三号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料　④相控阵雷达使用的碳化硅陶瓷属于新型的有机材料 A.①④ B.②③ C.①③ D.②④ 氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、高温结构陶瓷、碳化硅陶瓷都属于新型无机非金属材料，B项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 √ 2.“四面天成体，硅酸不二盐。合分催化易，贵贱识瑕难。粉碎出新质，熔融弃旧观。单晶福四海，共价造人间。”有关这首五律诗的化学知识解读错误的是 A.硅酸盐主要以正盐形式存在 B.硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体 C.硅晶体用于制作光导纤维 D.大多数硅酸盐具有耐高温、耐腐蚀的特点 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 在硅酸盐结构中，每个Si一般被4个O所包围，构成硅氧四面体，故B正确；硅晶体用于制作计算机芯片、太阳能电池板，二氧化硅用于制作光导纤维，故C错误；硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体，硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、耐高温、耐腐蚀的特点，故D正确。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 3.我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是 A.CO2是引起酸雨的主要物质之一 B.整个过程中，只有CO2可循环利用 C.能源消耗低是该技术的一大优点 D.该生产过程中，没有涉及氧化还原反应 √ 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 酸雨是氮氧化物、二氧化硫的排放引起的，与二氧化碳无关，故A错误；由图可知，CaO、氢氧化钠等均可以循环利用，故B错误；高温反应炉需要消耗大量的能量，能量消耗较高，故C错误；由流程图可知，该过程中主要涉及CO2和NaOH的反应，CaO和水的反应，氢氧化钙和碳酸钠的反应及碳酸钙的分解等，均没有涉及氧化还原反应，故D 正确。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 4.水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下2(3CaO·SiO2)＋6H2O3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca(OH)2　ΔH＜0，但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙，我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝的建筑质量。下列说法错误的是 A.水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得 B.水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率 C.水的作用是提供结晶水以稳定交联结构 D.以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生 √ 硅酸三钙与水反应，生成的产物形成相互交联的结构，故C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.碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是 A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B.碳纳米管拥有极高的熔点 C.纳米管是一种新型有机纳米材料 D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 √ 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 碳纳米管只由碳原子构成，属于单质，不是有机化合物，故C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.(2025·德州重点高中联考)部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A.固态p可做制冷剂用于人工降雨 B.p转化为r可通过化合反应来实现 C.m转化为n或o的反应均释放能量 D.n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力 √ 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 依据“价—类”二维图可知：m为甲烷、n为碳单质、o为CO、p为CO2、r为碳酸盐。p为二氧化碳，固态p为干冰，易升华吸热可做制冷剂用于人工降雨，A项正确；二氧化碳与氧化钙反应生成碳酸钙，是通过化合反应实现，B项正确；甲烷转化为碳单质是分解反应，吸收热量，转化为二氧化碳是放热反应，C项错误；碳有多种同素异形体，如金刚石、石墨等，石墨中既存在共价键也存在范德华力，D项正确。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 9.多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池等的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示： 下列说法错误的是 A.Y、Z分别为H2、Cl2 B.制取粗硅时焦炭与石英发生副反应生成碳化硅，该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C.SiHCl3极易水解，产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅为＋2价 D.多晶硅是硅的一种同素异形体 √ 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 电解饱和食盐水得到NaOH、H2和Cl2、Y和Z在点燃的条件下能够发生反应，即X为NaOH，根据题给流程图可知，SiHCl3被还原成Si，即Y为H2，Z为Cl2，A正确；焦炭和石英发生的副反应为SiO2＋3C SiC＋2CO↑，由方程式可知，焦炭既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2，B正确；SiHCl3水解的产物是H2SiO3、H2和HCl，推断出SiHCl3中H为－1价，则Si的化合价为＋4价，C错误；多晶硅为单质，是硅的一种同素异形体，D正确。 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 10.高纯单晶硅是助力“中国芯”崛起，彰显中国“智”造的主要原料。某小组拟在实验室制造硅材料，其流程如下图。 已知：①Mg2Si＋4HCl2MgCl2＋SiH4↑，②SiH4在常温下与空气接触即可自燃。 下列说法中错误的是 A.点燃镁条引发反应的过程中涉及到的物质，其晶体类型有两种 B.CO2氛围是可以阻止Si被二次氧化和SiH4自燃 C.操作2为用去离子水洗涤并烘干 D.24 g镁粉生成MgO和Mg2Si的混合物，转移2 mol电子 √ 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 石英砂、镁粉在点燃条件下生成Si、MgO、Mg2Si，在CO2氛围中，过量盐酸与MgO反应生成MgCl2，与Mg2Si反应生成MgCl2和SiH4，CO2可防止Si二次氧化和SiH4接触空气自燃，经过过滤操作，得到单质Si，经过洗涤、干燥得到纯净硅，以此解题。点燃镁条引发反应的过程中涉及到的物质有：镁粉是金属晶体，石英砂、Si是共价晶体，MgO、Mg2Si是离子晶体，其晶体类型有3种，A错误； 2 3 5 6 7 8 9 10 1 11 4 Si在空气中易被氧化，SiH4接触空气易自燃，所以CO2氛围是可以阻止Si被二次氧化和SiH4自燃，B正确；滤渣的主要成分为Si，经过洗涤、干燥可得到纯净Si，所以操作2为用去离子水洗涤并烘干，C正确；24 g镁粉生成MgO和Mg2Si的混合物，镁的化合价均由0价升高为＋2价，转移2 mol电子，D正确。 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_________。 Sin　 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Sin。 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 $