无机非金属材料 讲义-2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习讲义围绕无机非金属材料专题，将碳、硅及其化合物的性质、转化及材料应用等核心考点按元素及其化合物的内在逻辑层次展开，通过思维引航目标驱动、走进教材自我诊断、要点梳理夯基固本、考向探究考法洞察、真题体验淬炼考能等教学环节，帮助学生构建“结构决定性质，性质决定用途”的化学观念，突破物质转化及材料应用的难点。 讲义采用情境化教学和问题链驱动策略，如在硅及其化合物复习中，通过稻壳灰制取水玻璃的工艺流程分析，引导学生运用科学思维探究反应原理及物质转化，培养证据推理能力。设置自我诊断（基础判断）、考向探究（模拟题）、真题体验（高考题）分层练习，配合提炼升华总结易错点，确保高效突破考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支撑。

一轮复习 无机非金属材料 思维引航 目标驱动 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解碳、硅及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.认识碳、硅及其化合物性质的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值 走进教材 自我诊断 (人教版必修第二册P19)材料是人类赖以生存和发展的物质基础,人类使用的材料除了金属材料,还有无机非金属材料等。从组成上看, 许多无机非金属材料含有硅、氧等元素,具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点,以及特殊的光学、电学等性能。 试判断下列说法的正误。 (一)碳及其化合物 1.不同碳单质的物理性质存在差异是因为含碳量不同(　 　) 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(　 　) 3.二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红,说明二氧化碳具有酸性(　 　) 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(　 　) (二)硅及其化合物 6.晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料(　 　) 7.硅在自然界中以单质、硅酸盐和氧化物的形式存在(　 　) 8.SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸(　 　) 9.SiO2能与氢氟酸反应,因此可用氢氟酸刻蚀玻璃(　 　) 10.工业上用焦炭还原石英砂可以制得含有少量杂质的粗硅(　 　) 11.二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2(　 　) (三)无机非金属材料 12.单晶硅可以用来生产光导纤维(　 　) 13.碳化硅俗称金刚砂,它可用于高温结构陶瓷的制作(　 　) 14.压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化(　 　) 15.冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料(　 　) 查缺补漏 记录不足         复习任务一:碳及其化合物 【要点梳理夯基固本】 1.碳族元素 (1)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.金刚石、石墨、C60的物理性质 项目 金刚石 石墨 C60 晶体 类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理 性质 熔点高,硬度大,不导电 熔点高,硬度 ,能导电 熔点低,不导电 主要 用途 钻石制作,切割工具,做钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯等 广泛应用于超导、医学领域 3.CO2在自然界中的循环 (1)CO2的主要来源: 。 (2)自然界消耗CO2的主要反应: ①溶于江水、海水中: ; ②光合作用将CO2转化为 ; ③岩石的风化:CaCO3+H2O+CO2=== 。 【考向探究考法洞察】 1.部分含C或含N物质的分类与相应化合价关系如图所示。推断不合理的是(　　) A.存在a→b→c的转化 B.c一定是酸性氧化物 C.d、f中心原子均为sp2杂化 D.c、e可能有两种或两种以上化学式 2.(2026·广州模拟节选)综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。 (1)我国某科研团队用CoPe和ZnN4催化剂串联催化二氧化碳制甲烷(反应微观过程如图所示)。 请根据图示写出催化过程②的反应方程式: __________________;  总的来看,1 mol二氧化碳完全转化为甲烷过程中转移的电子数为__________。  。 (2)海水吸收CO2并进行碳循环的原理如图所示。 请根据图示写出“钙化”中释放CO2的化学方程式: __________________。  复习任务二:硅及其化合物 【要点梳理夯基固本】 1.硅 2.二氧化硅 3.硅酸(H2SiO3) 4.硅酸盐 (1)硅酸盐是由硅、氧和金属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 。 【考向探究考法洞察】 考向一:硅、二氧化硅的性质及应用 1.(2026·丽江模拟)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程如图所示,下列说法正确的是(　　) 已知电负性:H—2.1、Si—1.8、Cl—3.0,NA为阿伏加德罗常数的值。 A.由生成粗硅的反应可推知还原性:C>Si B.SiO2可用于制作芯片 C.上述工艺生产中循环使用的物质除H2外,还有HCl D.还原炉中生成1 mol Si时,相应反应转移电子数为2NA 2.(2026·南阳模拟)实验室用H2还原SiHCl3(沸点:31.8 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去),下列说法正确的是(　　) A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水 B.实验时,应先加热管式炉,再打开活塞K C.整个过程必须严格控制无水无氧,因为SiHCl3遇水会生成氢气 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨气 【提炼升华】 (1)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行,得到的氧化产物是CO而不是CO2。 (2)硅与碱溶液反应时,硅为还原剂,H2O为氧化剂。 ===Na2SiO3+2H2↑+3H2O。 (3)SiO2虽然既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,但不属于两性氧化物,属于酸性氧化物。 (4)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸,SiO2虽然是H2SiO3的酸酐,但它不与水反应,不能直接与水作用制备H2SiO3。 (5)不能依据反应2C+SiO2Si+2CO↑来说明C的还原性比Si强,也不能依据反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑来说明H2SiO3的酸性比H2CO3强。 考向二:硅酸、硅酸盐的性质及应用 3.(2026·吕梁模拟)下列除标注出的物质外,其余物质均含有同一种元素,它们在一定条件下的转化关系如图所示,Q为单质。下列说法正确的是(　　) A.图中涉及的反应均为非氧化还原反应 B.T的溶液可用作木材防火剂 C.纯净的Q可用于制作光导纤维 D.M既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,所以M是两性物质 4.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于洗涤剂生产等领域,是一种重要的工业原料。该图是用稻壳灰(SiO2:65%~70%、C:30%~35%)制取水玻璃的工艺流程: 下列说法正确的是(　　) A.原材料稻壳灰价格低廉,且副产品活性炭有较高的经济价值 B.操作A与操作B完全相同 C.该流程中硅元素的化合价发生改变 D.反应器中发生的反应为氧化还原反应 复习任务三:无机非金属材料 【要点梳理夯基固本】 1.传统无机非金属材料 项目 水泥 玻璃 陶瓷 生产 原料 、 、 、 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3+SiO2 ;CaCO3+SiO2 。 2.新型无机非金属材料 (1)以 为主体的硅芯片、硅太阳能电池。 (2)以 为主体的光导纤维。 (3)新型陶瓷 ①高温结构陶瓷,如SiC(俗称金刚砂,为共价晶体,具有类似金刚石的结构,可用作磨料)、BN、Si3N4、Al2O3等。 ②压电陶瓷,如钛酸盐、锆酸盐等。 ③透明陶瓷,如氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙等。 ④超导陶瓷。 (4)碳纳米材料 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物:C60。C60的发现开启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,具有纳米长度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 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 【考向探究考法洞察】 考向一:传统无机非金属材料 1.历史文物见证了中华民族共同体的融合与发展。下列文物的主要成分属于无机非金属材料的是(　　) A.竹雕笔筒 B.青铜爵杯 C.玛瑙鼻 烟壶 D.缂丝团 扇扇面 2.“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 考向二:新型无机非金属材料 3.2025年9月3日,在北京天安门广场举行盛大阅兵,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年,我国自主研制的战斗机从远方呼啸而来,接受检阅。战斗机制造过程中使用了多种材料,下列有关说法错误的是(　　) A.机身使用的铝合金中加入了铜元素,主要目的是提高材料的导电性能 B.使用氮化硅陶瓷发动机叶片,是因为氮化硅具有高熔点、高硬度等性能 C.碳纤维增强复合材料常用作机翼蒙皮,碳纤维属于新型无机非金属材料 D.隐形战机的隐身涂层材料之一为石墨烯,石墨烯是一种新型碳纳米材料,具有优异的导电性和强度,可用于电池 【教材溯源链接高考】 高纯硅的制备 ——出自《人教版必修第二册P22 资料卡片》 　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。例如,可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3),再经氢气还原得到高纯硅。 从教材中来　核心落实——素材这样用 1.(1)普通石英砂含有少量CaCO3、Al2O3、Fe2O3,需先后用X溶液和高纯水洗涤,然后再烘干,则X溶液为________(填字母);判断高纯水是否洗净石英砂的操作是__________。  a.硫酸溶液　b.氢氧化钠溶液　c.盐酸 (2)高纯硅的用途: ______________________________。(写出一种)  (3)整个制备过程必须严格控制无水无氧。H2还原SiHCl3过程中若混有O2,可能引起的后果是______________________________。  (4)粗硅与HCl气体反应完全后,经冷凝得到SiHCl3(沸点为31.8 ℃),只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为−85 ℃),提纯SiHCl3的方法为________。  到高考中去　迁移应用——高考这样考 2.(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下: 石英砂粗硅SiHCl3高纯硅 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 体验高考·淬炼考能 1.(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) 2.(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 3.下列说法正确的是__________(填标号)。  ①(2024·广东卷)制作日晷圆盘的石材,属于无机非金属材料 ②(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 ③(2025·晋陕青宁卷改编)单晶硅熔点高,故可用于制造芯片 ④(2023·天津卷)SiO2可用于制造光导纤维 4.(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 【走出真题淬炼考能】 相似素材整合 　【素材一】(2022·北京卷)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,以恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上有积碳。 【素材二】(2022·江苏卷)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1 mol·L−1KOH溶液吸收CO2。若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略。 命题视角拓展 　(1)考查反应方程式的书写 ①素材一中,反应①为__;  反应②为__。  ②素材二中,吸收室中的反应为____________________。  (2)考查水溶液中的三大守恒 根据素材二,KOH完全转化为K2CO3时: 溶液中:c(OH−)=____________________。  (3)考查化学反应速率 素材一中,t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2速率不变,可能发生的副反应为__________________________;t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应________(填“①”或“②”)不再发生。  (4)考查化学的热效应 素材二中,“吸收”“转化”过程中,溶液的温度  (填“升高”或“降低”)。 - 17 - 学科网（北京）股份有限公司 $ 一轮复习 无机非金属材料 思维引航 目标驱动 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解碳、硅及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.认识碳、硅及其化合物性质的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值 走进教材 自我诊断 (人教版必修第二册P19)材料是人类赖以生存和发展的物质基础,人类使用的材料除了金属材料,还有无机非金属材料等。从组成上看, 许多无机非金属材料含有硅、氧等元素,具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点,以及特殊的光学、电学等性能。 试判断下列说法的正误。 (一)碳及其化合物 1.不同碳单质的物理性质存在差异是因为含碳量不同(　×　) 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(　√　) 3.二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红,说明二氧化碳具有酸性(　×　) 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(　×　) (二)硅及其化合物 6.晶体硅熔点高、硬度大,故可用于制作半导体材料(　×　) 7.硅在自然界中以单质、硅酸盐和氧化物的形式存在(　×　) 8.SiO2是酸性氧化物,可溶于强碱(NaOH),不溶于任何酸(　×　) 9.SiO2能与氢氟酸反应,因此可用氢氟酸刻蚀玻璃(　√　) 10.工业上用焦炭还原石英砂可以制得含有少量杂质的粗硅(　√　) 11.二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2(　×　) (三)无机非金属材料 12.单晶硅可以用来生产光导纤维(　×　) 13.碳化硅俗称金刚砂,它可用于高温结构陶瓷的制作(　√　) 14.压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化(　√　) 15.冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料(　√　) 查缺补漏 记录不足         复习任务一:碳及其化合物 【要点梳理夯基固本】 1.碳族元素 (1)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ns2np2。 (2)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯,它们互为同素异形体。 2.金刚石、石墨、C60的物理性质 项目 金刚石 石墨 C60 晶体 类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理 性质 熔点高,硬度大,不导电 熔点高,硬度小,能导电 熔点低,不导电 主要 用途 钻石制作,切割工具,做钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯等 广泛应用于超导、医学领域 3.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+CO2===Ca(HCO3)2。 【考向探究考法洞察】 1.部分含C或含N物质的分类与相应化合价关系如图所示。推断不合理的是(　　) A.存在a→b→c的转化 B.c一定是酸性氧化物 C.d、f中心原子均为sp2杂化 D.c、e可能有两种或两种以上化学式 【解析】选B。若为C,则a为C单质,b为CO,c为CO2,d为碳酸,e为碳酸钠或碳酸氢钠;若为N,则a为N2,b为NO,c为NO2或N2O4, f为HNO3。对于N元素,N2在放电条件下与O2反应可生成NO,NO与O2反应可生成NO2,对于C元素,O2不充足时C转化为CO,CO与O2反应生成CO2,都存在a→b→c的转化,A正确;若c是CO2,则是酸性氧化物,若c为NO2,则不是酸性氧化物,B错误;C元素有+4价的含氧酸,N元素有+5价的含氧酸,则d、f分别为H2CO3和HNO3,其中心原子的价层电子对数均为3,中心原子采用sp2杂化,C正确;对于N元素,c可能为NO2、N2O4,对于C元素,e可能为Na2CO3或NaHCO3,D正确。 2.(2026·广州模拟节选)综合利用CO2、CO对构建低碳社会有重要意义。 (1)我国某科研团队用CoPe和ZnN4催化剂串联催化二氧化碳制甲烷(反应微观过程如图所示)。 请根据图示写出催化过程②的反应方程式: __________________;  总的来看,1 mol二氧化碳完全转化为甲烷过程中转移的电子数为__________。  【解析】(1)从反应微观过程可看出,催化过程②H2、CO转化为CH4,根据质量守恒,有H2O生成,故反应方程式为CO+3H2CH4+H2O;总反应方程式为CO2+4H2CH4+2H2O,CO2转化为CH4,碳元素化合价由+4价降低为−4价,转移电子为8e−,故1 mol二氧化碳完全转化为甲烷过程中转移的电子数为8NA。 (2)海水吸收CO2并进行碳循环的原理如图所示。 请根据图示写出“钙化”中释放CO2的化学方程式: __________________。  【解析】(2)根据图示看出,“钙化”过程生成CaCO3、释放CO2,反应物为CaCl2与NaHCO3,则根据质量守恒有NaCl、H2O生成,化学方程式为2NaHCO3+CaCl2===CaCO3↓+CO2↑+2NaCl+H2O。 答案:(1)CO+3H2CH4+H2O　8NA (2)2NaHCO3+CaCl2===CaCO3↓+CO2↑+2NaCl+H2O 复习任务二:硅及其化合物 【要点梳理夯基固本】 1.硅 2.二氧化硅 3.硅酸(H2SiO3) 4.硅酸盐 (1)硅酸盐是由硅、氧和金属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。 【考向探究考法洞察】 考向一:硅、二氧化硅的性质及应用 1.(2026·丽江模拟)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程如图所示,下列说法正确的是(　　) 已知电负性:H—2.1、Si—1.8、Cl—3.0,NA为阿伏加德罗常数的值。 A.由生成粗硅的反应可推知还原性:C>Si B.SiO2可用于制作芯片 C.上述工艺生产中循环使用的物质除H2外,还有HCl D.还原炉中生成1 mol Si时,相应反应转移电子数为2NA 【解析】选C。工业上用石英砂和过量焦炭在电弧炉中高温加热生成粗硅,在流化床反应器中粗硅与HCl反应生成SiHCl3等,还原炉中氢气还原SiHCl3得到高纯硅。生成粗硅的反应为SiO2+2CSi+2CO↑,CO气体逸出促进反应发生,并不能说明碳的还原性强于硅,而根据元素周期律可知,第ⅣA族元素从上到下金属性逐渐增强,则Si的还原性强于C,A错误;高纯硅是良好的半导体材料,可用于制芯片,B错误;流化床反应器中发生反应Si+3HClSiHCl3+H2,还原炉中发生反应SiHCl3+H2Si+3HCl,所以该工艺生产中循环使用的物质除H2外,还有HCl,C正确;由电负性数据可知SiHCl3中H为−1价,Si为+4价,结合C项分析可知,还原炉中生成1 mol Si转移电子数为4NA,D错误。 2.(2026·南阳模拟)实验室用H2还原SiHCl3(沸点:31.8 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去),下列说法正确的是(　　) A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、冰水 B.实验时,应先加热管式炉,再打开活塞K C.整个过程必须严格控制无水无氧,因为SiHCl3遇水会生成氢气 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨气 【解析】选C。装置Ⅰ的目的是制备氢气,氢气中含有水蒸气,会对后续实验产生干扰,必须除去,因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气,即装置Ⅱ中盛放浓硫酸,装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体,因此在水浴中加热。装置Ⅰ产生的H2含水蒸气,装置Ⅱ需干燥H2,盛装浓硫酸合理,SiHCl3沸点为31.8 ℃,需使其汽化进入石英管,装置Ⅲ应加热(如温水浴)而非冰水浴,A错误;实验时应先打开活塞K通入H2排尽装置内空气,防止H2与空气混合加热发生爆炸,再加热管式炉,B错误;SiHCl3遇水发生水解生成H2,O2与H2混合加热易爆炸且Si易被氧化,故需严格控制无水无氧,C正确;铵盐与浓NaOH溶液加热可制备NH3,而装置Ⅰ即启普发生器(需盛装块状或粒状固体)不能加热,D错误。 【提炼升华】 (1)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行,得到的氧化产物是CO而不是CO2。 (2)硅与碱溶液反应时,硅为还原剂,H2O为氧化剂。 ===Na2SiO3+2H2↑+3H2O。 (3)SiO2虽然既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,但不属于两性氧化物,属于酸性氧化物。 (4)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸,SiO2虽然是H2SiO3的酸酐,但它不与水反应,不能直接与水作用制备H2SiO3。 (5)不能依据反应2C+SiO2Si+2CO↑来说明C的还原性比Si强,也不能依据反应SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑来说明H2SiO3的酸性比H2CO3强。 考向二:硅酸、硅酸盐的性质及应用 3.(2026·吕梁模拟)下列除标注出的物质外,其余物质均含有同一种元素,它们在一定条件下的转化关系如图所示,Q为单质。下列说法正确的是(　　) A.图中涉及的反应均为非氧化还原反应 B.T的溶液可用作木材防火剂 C.纯净的Q可用于制作光导纤维 D.M既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,所以M是两性物质 【解析】选B。M高温下与CaCO3、Na2CO3反应生成CO2,且能和CaO反应生成R,高温下与C反应生成CO和N,结合元素守恒,推断M为SiO2(二氧化硅)。N与Cl2高温生成P,P与H2高温生成Q(单质)和HCl,推断N为Si(粗硅),P为SiCl4,Q为Si(纯硅)。M与Na2CO3反应生成CO2和T,推断T为Na2SiO3(硅酸钠);M与CaCO3反应生成CO2和R,推断R为CaSiO3(硅酸钙)。图中N(Si)与Cl2反应生成P(SiCl4),P(SiCl4)与H2反应生成Q(Si)和HCl,这两个反应中均有元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,A错误;T为Na2SiO3(硅酸钠),其水溶液俗称水玻璃,可用作木材防火剂,B正确;Q为Si单质,光导纤维的主要成分是SiO2,而非Si单质,C错误;M为SiO2,SiO2与NaOH反应生成盐和水(酸性氧化物性质),与HF反应生成SiF4和H2O(SiF4不是盐),SiO2是酸性氧化物,并非两性物质,D错误。 4.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于洗涤剂生产等领域,是一种重要的工业原料。该图是用稻壳灰(SiO2:65%~70%、C:30%~35%)制取水玻璃的工艺流程: 下列说法正确的是(　　) A.原材料稻壳灰价格低廉,且副产品活性炭有较高的经济价值 B.操作A与操作B完全相同 C.该流程中硅元素的化合价发生改变 D.反应器中发生的反应为氧化还原反应 【解析】选A。A项,稻壳灰来源广泛,价格低廉,活性炭具有吸附性,有较高的经济价值,正确;B项,操作A为过滤,操作B为蒸发浓缩,是两种不同的操作,错误;C项,二氧化硅中硅元素的化合价是+4价,硅酸钠中硅元素的化合价也是+4价,所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变,错误;D项,反应器中发生的反应为SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O,此反应没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,错误。 复习任务三:无机非金属材料 【要点梳理夯基固本】 1.传统无机非金属材料 项目 水泥 玻璃 陶瓷 生产 原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、 石英砂 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 玻璃生产中的两个重要反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 2.新型无机非金属材料 (1)以硅为主体的硅芯片、硅太阳能电池。 (2)以二氧化硅为主体的光导纤维。 (3)新型陶瓷 ①高温结构陶瓷,如SiC(俗称金刚砂,为共价晶体,具有类似金刚石的结构,可用作磨料)、BN、Si3N4、Al2O3等。 ②压电陶瓷,如钛酸盐、锆酸盐等。 ③透明陶瓷,如氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙等。 ④超导陶瓷。 (4)碳纳米材料 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物:C60。C60的发现开启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,具有纳米长度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 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 【考向探究考法洞察】 考向一:传统无机非金属材料 1.历史文物见证了中华民族共同体的融合与发展。下列文物的主要成分属于无机非金属材料的是(　　) A.竹雕笔筒 B.青铜爵杯 C.玛瑙鼻 烟壶 D.缂丝团 扇扇面 【解析】选C。竹雕笔筒的主要成分是纤维素,属于天然有机高分子材料,A错误;青铜爵杯的主要成分是铜合金,属于金属材料,B错误;玛瑙鼻烟壶的主要成分是二氧化硅,属于无机非金属材料,C正确;缂丝团扇扇面的主要成分是蛋白质(蚕丝),属于天然有机高分子材料,D错误。 2.“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 【解析】选C。陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品,A项错误;纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料,而制水泥的原料是黏土和石灰石,B项错误;沙子的主要成分是SiO2,黏土的主要成分是硅酸盐,D项错误。 考向二:新型无机非金属材料 3.2025年9月3日,在北京天安门广场举行盛大阅兵,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年,我国自主研制的战斗机从远方呼啸而来,接受检阅。战斗机制造过程中使用了多种材料,下列有关说法错误的是(　　) A.机身使用的铝合金中加入了铜元素,主要目的是提高材料的导电性能 B.使用氮化硅陶瓷发动机叶片,是因为氮化硅具有高熔点、高硬度等性能 C.碳纤维增强复合材料常用作机翼蒙皮,碳纤维属于新型无机非金属材料 D.隐形战机的隐身涂层材料之一为石墨烯,石墨烯是一种新型碳纳米材料,具有优异的导电性和强度,可用于电池 【解析】选A。铝合金中加入铜元素主要是为了提高合金的强度和耐热性,而非导电性,A错误。 【教材溯源链接高考】 高纯硅的制备 ——出自《人教版必修第二册P22 资料卡片》 　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。例如,可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3),再经氢气还原得到高纯硅。 从教材中来　核心落实——素材这样用 1.(1)普通石英砂含有少量CaCO3、Al2O3、Fe2O3,需先后用X溶液和高纯水洗涤,然后再烘干,则X溶液为________(填字母);判断高纯水是否洗净石英砂的操作是__________。  a.硫酸溶液　b.氢氧化钠溶液　c.盐酸 【解析】(1)硫酸钙微溶,故硫酸溶液不能很好地溶解碳酸钙,氢氧化钠溶液会同时溶解SiO2和Al2O3,盐酸可以同时溶解Fe2O3和Al2O3,不能溶解SiO2,故X溶液选盐酸最合适,选c;高纯水洗涤后检验滤液中是否有氯离子。 (2)高纯硅的用途: ______________________________。(写出一种)  【解析】(2)高纯硅的用途:制作太阳能电池等。 (3)整个制备过程必须严格控制无水无氧。H2还原SiHCl3过程中若混有O2,可能引起的后果是______________________________。  【解析】(3)高温条件下,氢气遇氧气易爆炸。 (4)粗硅与HCl气体反应完全后,经冷凝得到SiHCl3(沸点为31.8 ℃),只含有少量SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为−85 ℃),提纯SiHCl3的方法为________。  答案:(1)c　取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,则表明石英砂已洗净,否则,石英砂未洗净 (2)制作太阳能电池(合理即可) (3)高温条件下,H2遇O2发生爆炸　(4)蒸馏 到高考中去　迁移应用——高考这样考 2.(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下: 石英砂粗硅SiHCl3高纯硅 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 【解析】选B。SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO,因此,制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑,A正确;在晶体硅中,每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构,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错误;SiHCl3易水解,且易自燃,H2与O2在高温下混合易发生爆炸,Si能与O2反应,因此,原料气HCl和H2应充分去除水和氧气,C正确;Si+3HClSiHCl3+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正确。 体验高考·淬炼考能 1.(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) 【解析】选A。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(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。 2.(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 【解析】选A。泥活字的主要材料是黏土,黏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;铜活字的主要成分是铜,C错误;铅活字的主要成分是铅,D错误。 3.下列说法正确的是__________(填标号)。  ①(2024·广东卷)制作日晷圆盘的石材,属于无机非金属材料 ②(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 ③(2025·晋陕青宁卷改编)单晶硅熔点高,故可用于制造芯片 ④(2023·天津卷)SiO2可用于制造光导纤维 【解析】制作日晷圆盘的石材主要为大理石,属于无机非金属材料,①正确;基于石英晶体振荡特性计时的石英表,其中石英的成分为SiO2,②错误;单晶硅用于制造芯片主要因其半导体性质,而非熔点高,熔点高与用途无直接关联,③错误;SiO2具有良好的光学特性,可用于制造光导纤维,④正确。 答案:①④ 4.(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 【解析】选B。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,过滤、洗涤、干燥得到纳米Si。SiO2是酸性氧化物,与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O,A正确;盐酸参与的反应为MgO+2HCl===MgCl2+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。 【走出真题淬炼考能】 相似素材整合 　【素材一】(2022·北京卷)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,以恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上有积碳。 【素材二】(2022·江苏卷)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1 mol·L−1KOH溶液吸收CO2。若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略。 命题视角拓展 　(1)考查反应方程式的书写 ①素材一中,反应①为__;  反应②为__。  ②素材二中,吸收室中的反应为____________________。  (2)考查水溶液中的三大守恒 根据素材二,KOH完全转化为K2CO3时: 溶液中:c(OH−)=____________________。  (3)考查化学反应速率 素材一中,t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2速率不变,可能发生的副反应为__________________________;t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应________(填“①”或“②”)不再发生。  (4)考查化学的热效应 素材二中,“吸收”“转化”过程中,溶液的温度  (填“升高”或“降低”)。 答案:(1)①CaO+CO2===CaCO3 CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2 ②CO2+2KOH===K2CO3+H2O(或CO2+KOH===KHCO3) (2)c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3) (3)CH4C+2H2　② (4)升高 - 17 - 学科网（北京）股份有限公司 $