第3章 第5节 无机非金属材料(教参Word版)-【创新教程】2027年高考化学总复习大一轮讲义（鲁科版 单选）

该高中化学讲义聚焦无机非金属材料专题，覆盖碳硅单质及其氧化物、硅酸硅酸盐等高考核心考点，按“单质-氧化物-化合物-材料应用”逻辑梳理性质、制备及环境影响，通过考点精讲、易错辨析、方法指导和真题训练，帮助学生构建知识网络，突破CO₂与碱反应、硅及其化合物转化等难点。 资料以科学思维和科学探究为导向，设计分层题组（基础辨析、能力提升）和真实情境问题（如碳循环、硅制备流程），结合2023-2024年高考真题解析，培养学生证据推理与模型认知能力。通过实验设计（如CO检验装置分析）和工艺流程分析，高效落实核心素养，助力教师精准把控复习节奏，提升学生解题效率。

第五节　无机非金属材料 ★[课程标准] 1．了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。 2．了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3．以上各部分知识的综合应用。 　　　　　　　　学生用书　P136 考点一　碳及其氧化物 一、碳单质 1．碳的存在形式、物理性质 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．碳的化学性质 (1)与O2 二、一氧化碳 1．物理性质：无色气体、有毒、难溶于水。 2．化学性质——还原性 (1)燃烧：2CO＋O22CO2，淡蓝色火焰 (2)还原CuO：CuO＋COCu＋CO2(冶炼金属) 三、二氧化碳 1．CO2的存在和俗名 二氧化碳是一种无色、无味的气体；能溶于水，固态CO2俗称干冰。 2．CO2在自然界中的循环 CO2的主要来源 大量含碳燃料的燃烧 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和H2O转化为有机物O2 ③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2 3.CO2与H2O、Na2O、Mg反应 反应的化学方程式：　CO2＋H2OH2CO3；CO2＋Na2O===Na2CO3；2Mg＋CO22MgO＋C　。 4．CO2与盐溶液的反应 一般从强酸制弱酸的角度去分析，同时注意生成碳酸盐的类型。 (1)CO2的用量不同产物不同，如： CO2(过量)＋Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaHCO3； CO2(少量)＋2Na[Al(OH)4]===2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O； (2)与CO2用量无关。 CO2＋＋H2O―→＋NaHCO3、CO2＋NaClO＋H2O===HClO＋NaHCO3。 5．CO2与碱反应 (1)CO2与单一组分反应(如CO2通入NaOH溶液)产物的分析 ①反应原理 NaOHNa2CO3NaHCO3 ②反应后溶质成分的判断 x＝ 溶质成分 x≤1∶1 NaHCO3 1∶1<x<2∶1 Na2CO3、NaHCO3 x＝2∶1 Na2CO3 x>2∶1 NaOH、Na2CO3 (2)CO2与多组分[如CO2通入NaOH、Ca(OH)2的混合溶液]，反应的顺序是 ①Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O； ②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O； ③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3； ④CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(2024·浙江6月卷)石墨呈层状结构，层间以范德华力结合，故石墨可用作润滑剂( √ ) (2)(2024·甘肃卷)活性炭具有吸附性，可分解室内甲醛( × ) (3)(2024·黑吉辽卷)用过氧碳酸钠漂白衣物：Na2CO4具有较强氧化性( √ ) (4)(2023·辽宁卷)利用CO2合成了脂肪酸：实现了无机小分子向有机高分子的转变( × ) (5)(2023·辽宁卷)11.2 L CO2含π键数目为NA( × ) (6)(2023·浙江6月)过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气，可作潜水艇中的供氧剂( √ ) (7)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( × ) (8)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体( √ ) 2．思考回答： 确认混合气体(CO、CO2)中含有CO气体的实验设计方法。 各装置的作用是： A——___________________________________________________________________ B——__________________________________________________________________ C——_________________________________________________________________ D——________________________________________________________________ E——________________________________________________________________ F——_________________________________________________________________ 确定混合气体中含有CO气体的实验现象是： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：A.除去混合气体中的CO2气体 B．检验混合气体中CO2是否除尽 C．CO还原CuO：CO＋CuOCu＋CO2 D．验证CO的氧化产物CO2 E．除去尾气中的CO2气体 F．除去尾气中的CO气体，防止污染环境 C中的物质由黑色变成光亮的红色，B中无明显现象，D中的澄清石灰水变浑浊 3．研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。 (1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。 ①写出钙化作用的离子方程式：___________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整： ____________＋____________(CH2O)x＋x18O2＋xH2O (3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法： ①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如图所示)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。 ②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x mol·L－1 HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝____________ mol·L－1。 解析：(1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H＋和HCO。(2)①根据钙化作用的反应物是HCO和Ca2＋，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的空白处为xCO2和2xHO。(3)①该装置为洗气装置，要注意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。②根据该滴定过程得关系式：CO2～HCO～HCl，n(CO2)＝n(HCl)＝x mol·L－1×y×10－3 L＝xy×10－3 mol，所以c(CO2)＝＝ mol·L－1。 答案：(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3HCO＋H＋ (2)①Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O ②xCO2　2xHO (3)①　② ◆[题组1]　碳及碳的氧化物　 1．(2025·湘潭市高三开学考)有关碳和碳的氧化物的说法中，错误的是(　　) A．古代用墨书写或绘制的字画长久不变色，是因为碳的化学性质不活泼 B．金刚石和石墨的物理性质不同，是因为它们的碳原子排列方式不同 C．二氧化碳的大量排放是温室效应加剧的原因之一 D．用煤火取暖时应注意通风，防止一氧化碳中毒 解析：A　[古代用墨书写或绘制的字画能长时间不变色，是因为常温下碳的化学性质比较稳定，故A说法错误。] 2．(2025·广东四校高三检测)利用以下装置制备、纯化CO，并探究CO和Na2O2的反应(CO＋Na2O2===Na2CO3)。下列说法正确的是(　　) A．装置b中的试剂可选用无水CaCl2 B．装置d中的试剂可选用NaOH溶液 C．实验开始时，依次点燃a、c处酒精灯 D．加热一段时间后，硬质玻璃管中粉末由白色变为淡黄色 解析：C　[浓硫酸有强氧化性，故甲酸与浓硫酸反应可能产生CO2杂质气体，则b中应盛放碱石灰以除去CO2，A错误；CO与NaOH溶液不反应，B错误；先点燃a处酒精灯，利用产生的CO排除装置中的空气，再点燃c处酒精灯，C正确；CO与Na2O2反应生成Na2CO3，粉末由淡黄色变为白色，D错误。] ◆[题组2]　二氧化碳的性质和应用　 3．(2023·江苏卷)我国提出2060年实现碳中和的目标，体现了大国担当。碳中和中的碳是指(　　) A．碳原子　　　　　　　 B．二氧化碳 C．碳元素 D．含碳物质 答案：B 4．将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、K[Al(OH)4]的混合液中，下图能表示生成沉淀的物质的量与通入CO2的体积之间的关系的是(　　) 答案：C 考点二　硅单质及其氧化物 一、硅(Si) 1．硅的存在：硅在自然界中以化合态存在，在地壳中的含量仅次于氧。 2．物理性质：灰黑色，硬度大，熔、沸点高，具有金属光泽。 3．化学性质：常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下： ①与非金属单质反应 ②与氢氟酸反应：　Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑　。 ③与NaOH溶液反应： 　Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑　。 4．制法：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 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(SiO2) 1．二氧化硅存在于沙子、石英、水晶、玛瑙(含杂质的石英)等中。SiO2是由Si和O按个数比1∶2直接构成。Si、SiC、Si3N4、BN等也是直接由原子构成的。 2．二氧化硅的性质及用途 主要物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 化 学 性 质 ①与水反应 不反应 ②与酸反应 只与氢氟酸反应：　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O　 ③与碱反应(NaOH) 　SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) ④与盐反应 如与Na2CO3反应：　SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑　 ⑤与碱性氧化物反应 如与CaO反应：　SiO2＋CaOCaSiO3　 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)(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( × ) (2)(2024·贵州卷)用氢氟酸雕刻玻璃：SiO2＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2O( × ) (3)(2023·辽宁卷)制粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑( √ ) (4)(2023·广东卷)千家万户通光纤，光纤的主要材质为Si( × ) (5)Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化( × ) (6)SiO2是空间正四面体网状结构晶体( √ ) (7)SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应( × ) (8)利用石英坩埚可熔融NaOH固体( × ) 2．思考回答： (1)为什么自然界中存在C的单质，却不存在Si的单质？Si在自然界中最重要的化合物是什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)能否依据Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 答案：(1)因为Si有特殊的亲氧性，容易和O2反应生成SiO2，所以Si在自然界中最重要的化合物是SiO2。 (2)不能。因为酸盐转化关系：强酸＋弱酸盐===强酸盐＋弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且干燥状态下进行，只能从化学平衡移动角度去解释反应发生的原因，因CO2为气体，及时离开反应体系，使化学反应得以向右进行。 3．下列说法正确的是(　　) A．单质氧化物酸或碱盐，碳或硅单质可以按上述关系进行转化 B．若a、b、c分别为Si、SiO2、H2SiO3，则可以通过一步反应实现转化：b→c→a C．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属元素与非金属元素的交界位置 D．单质硅常用于制造光导纤维 解析：C　[A项，SiO2不与H2O反应，即“氧化物酸或碱”不能实现转化；B项，b→c，c→a均不能通过一步反应实现转化；D项，SiO2用于制造光导纤维。] ◆[题组1]　硅的性质和应用　 1．(2025·江淮十校高三开学考)有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是(　　) A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维 B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰 C．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料 D．硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2 解析：D　[晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，A不正确；玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰，B不正确；陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐，C不正确；硅酸盐Na2Fe2Si3O9可用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2，D正确。] 2．科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应①为Si(粗)＋3HCl(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应②为SiHCl3＋H2===Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是(　　) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3 C．反应①和②中HCl均作氧化剂 D．反应①和②均属于可逆反应 答案：A ◆[题组2]　二氧化硅的性质及应用　 3．(2025·常熟市高三检测)下列有关硅及其化合物的说法正确的是(　　) A．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，Si被还原，所以C的还原性大于Si B．光导纤维遇强碱不会“断路” C．用SiO2制取硅酸，应先使SiO2与NaOH溶液反应，然后通入CO2 D．由Na2CO3＋SiO2CO2↑＋Na2SiO3可知，H2SiO3的酸性大于H2CO3 解析：C　[Si与C同主族，Si的还原性比C的强，但在高温下能发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，A项错误；光导纤维的主要成分为SiO2，SiO2可与强碱反应，故光导纤维遇强碱会“断路”，B项错误；SiO2是酸性氧化物，但不能与水反应，所以制取硅酸可用可溶性硅酸盐与CO2或盐酸反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓、Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓，C项正确；Na2CO3与SiO2在高温下的反应与对应酸的酸性强弱无关，该反应说明硅酸盐在高温下比碳酸盐更稳定，D项错误。] 4．(2025·全国高三专练)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 答案：D 　在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点 (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ (2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3 Si＋3HClSiHCl3＋H2 (3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4 Si(粗)＋2Cl2SiCl4 (4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅 SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl (5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅 SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl (6)SiO2＋2Mg2MgO＋Si (7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应 SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl (8)SiH4在空气中易自燃 SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 考点三　硅酸和硅酸盐　无机非金属材料 一、硅酸的性质、制备及用途 二、硅酸盐 (1)概念：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)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成　Na2O·SiO2　钾云母(KH2Al3Si3O12)写成　K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O　。 (3)硅酸钠(Na2SiO3)。 ①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。 ②与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为　Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓　；与CO2水溶液反应的化学方程式为　Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3　。 ③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 三、常见无机非金属材料 1．传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 　纯碱、石灰石和石英砂　 黏土 主要设备 　水泥回转窑　 玻璃窑 陶瓷窑 生产条件 高温 2．玻璃的生产 3．特殊功能的含硅物质 (1)碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。 (2)含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 (3)硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。 (4)分子筛是一种硅铝酸盐多微孔晶体，有很大的比表面积，吸附能力强，在工业上常用作催化剂的载体。 4．新型陶瓷和碳纳米材料 (1)新型陶瓷 ①主要特性：在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。 ②举例：如　碳化硅　陶瓷，硬度大，可用作　砂纸和砂轮　的磨料，具有优异的　高温抗氧化　性能，用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。 (2)碳纳米材料 主要特性 用途 富勒烯 由碳原子构成的　笼形分子　的总称，性质稳定 为纳米科学提供重要的研究对象，用C60作车轮的“纳米汽车” 碳纳米管 比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 电阻率低、热导率高、强度高 广泛应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 (1)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。 (2)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。 (3)NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。 1．易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)用于火箭发动机的碳化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料( √ ) (2)航天通讯用到的光导纤维主要成分是单质硅( × ) (3)向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2出现白色沉淀，证明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强( × ) (4)氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料( × ) (5)制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维，其主要成分是二氧化硅( √ ) (6)氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造汽车发动机( √ ) (7)反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都发生( × ) (8)硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂( × ) 2．(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(　　) 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 解析：C　[A.九霄环佩木古琴主要构成是木材、动物筋制得，A错误；B.裴李岗文化骨笛由动物骨骼构成，B错误；C.商朝后期陶埙属于陶瓷，由硅酸盐制成，C正确；D.曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D错误。] ◆[题组1]　硅酸、硅酸盐　 1．化学版《青花瓷》中所描绘的“蓝色絮状的沉淀跃然试管底，铜离子遇氢氧根，再也不分离”“无色酚酞面对碱羞涩脸绯红，紫色石蕊遇到碱，青蓝慢淡出”等现象大家耳熟能详，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是(　　) A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2 B．性质稳定，不易脱色 C．易溶解于强酸和强碱 D．x等于6 答案：C 2．近年来，我国科技迅猛发展，下列科技成果中蕴含的化学知识叙述不正确的是(　　) A．建造港珠澳大桥所采用的高强抗震螺纹钢属于合金 B．中国天眼FAST用到的SiC是新型无机非金属材料 C．华为麒麟芯片的主要成分是单质硅 D．飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，Si3N4属于分子晶体 答案：D ◆[题组2]　无机非金属材料　 3．(2025·福州市高三开学考)氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是(　　) A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂 C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收 解析：B　[A项，反应①中焦炭是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；B项，金刚砂是SiC，焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO，B正确；C项，加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，制取NH3不能通过加热NH4Cl制备，C错误；D项，反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误；故选B。] 4．《厉害了，我的国》“中国名片”中航天、军事、天文等领域的发展受到世界瞩目。它们与化学有着密切联系。下列说法正确的是(　　) A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B．“复兴号”车厢连接处关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于无机金属材料 C．“神舟十八号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 答案：C 　　　　　　　　学生用书　P142 [例]　(2024·浙江6月卷)Si5Cl10中的Si原子均通过sp3杂化轨道成键，与NaOH溶液反应，Si元素均转化成Na2SiO3。下列说法不正确　的是(　　) A．Si5Cl10分子结构可能是 B．Si5Cl10与水反应可生成一种强酸 C．Si5Cl10与NaOH溶液反应会产生H2 D．Si5Cl10沸点低于相同结构的Si5Br10 试题 情境 以Si5Cl10成键形式及与NaOH溶液反应的产物为信息 突破 方法 Cl元素最外层7个电子，呈现－1价，水解可生成HCl，水解时生成Na2SiO3，Si元素化合价升高，由氧化还原反应原理应有H2生成，Si5Cl10和Si5Br10均为分子晶体 核心 素养 宏观辨识与微观探析(成键原理、水解规律、氧化还原规律及分子间作用力大小判断) 解析：A　[A.该结构中，如图所示的两个Cl，Cl最外层有7个电子，形成了两个共价键，因此其中1个应为配位键，而Si不具备空轨道来接受孤电子对，因此结构是错误的，故A错误；B.Si5Cl10与水反应可生成HCl，HCl是一种强酸，故B正确；C.Si5Cl10与NaOH溶液反应Si元素均转化成Na2SiO3，Si的化合价升高，根据得失电子守恒可知，H元素的化合价降低，会有H2生成，故C正确；D.Si5Cl10与Si5Br10的组成和结构相似，Si5Br10的相对分子质量大于Si5Cl10，因此Si5Br10的范德华力更大，沸点更高，故D正确；故选A。] 1．(2024·广东卷)龙是中华民族重要的精神象征和文化符号。下列与龙有关的历史文物中，主要材质为有机高分子的是(　　) A B C D 红山玉龙 鎏金铁芯铜龙 云龙纹丝绸 云龙纹瓷瓶 解析：C　[A.红山玉龙主要成分为SiO2和硅酸盐，属于无机非金属材料，A不符合题意；B.鎏金铁芯铜龙主要成分为Cu，属于金属材料，B不符合题意；C.云龙纹丝绸主要成分为蛋白质，属于有机高分子材料，C符合题意；D.云龙纹瓷瓶主要成分为硅酸盐，属于传统无机非金属材料，D不符合题意。] 2．(2023·浙江1月)下列物质中属于耐高温酸性氧化物的是(　　) A．CO2　　　　　　　 B．SiO2 C．MgO D．Na2O 解析：B　[A.二氧化碳和碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，但为分子晶体，不耐高温，A错误；B.SiO2能跟碱反应生成盐和水：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O，所以SiO2是酸性氧化物，为共价晶体，耐高温，B正确；C.MgO能跟酸反应生成盐和水：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O，所以MgO是碱性氧化物，C错误；D.Na2O能跟酸反应生成盐和水，所以是碱性氧化物，D错误。] 3．(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。 金刚石 石墨 石墨炔 下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(　　) A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键 B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化 C．三种物质的晶体类型相同 D．三种物质均能导电 解析：A　[A.原子间优先形成σ键，三种物质中均存在σ键，A项正确；B.金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B项错误；C.金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合晶体，C项错误；D.金刚石中没有自由移动电子，不能导电，D项错误。] 4．(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：B　[A.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说法正确；B.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说法错误；C.HCl易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl氧化；H2在高温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与SiHCl3在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C说法正确；D.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说法正确。] 5．(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 解析：A　[A.陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；B.陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；C.陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C错误；D.由于Fe2＋、Fe3＋和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误。] 6．(化学与科学技术)近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是(　　) A．Si24是一种新型化合物 B．Si24是硅的一种同素异形体 C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气 D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同 解析：B　[该物质是一种单质而不是化合物，故A错误；Si24是单质，与硅单质属于同素异形体，故B正确；硅的性质稳定，不与稀硫酸反应，故C错误；硅太阳能电池供电原理是将太阳能转化为电能，而原电池供电原理是将化学能转化为电能，因此两者原理不同，故D错误。] 7．(化学与工艺流程)(全国Ⅱ卷)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 回答下列问题： (1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，还可使用____________________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是____________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)加氨水过程中加热的目的是________________________________________________。 沉淀B的主要成分为____________________、________________________(写化学式)。 (4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后，用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为：MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了0.050 0 mol·L－1的KMnO4溶液36.00 mL，则该水泥样品中钙的质量分数为_________________________________________________。 解析：(1)Fe3＋容易在pH较小时转化为沉淀，所以需要将Fe2＋氧化为Fe3＋。双氧水可以将Fe2＋氧化为Fe3＋且不会引入杂质。 (2)二氧化硅不溶于一般酸溶液，所以沉淀A的主要成分是二氧化硅。与HF发生反应SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)加热可以促进Fe3＋、Al3＋水解转化为Fe(OH)3、Al(OH)3。在pH为4～5时Ca2＋、Mg2＋不沉淀，Fe3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B为Fe(OH)3、Al(OH)3。 (4)5Ca2＋～5H2C2O4～2KMnO4 n(KMnO4)＝0.050 0 mol/L×36.00×10－3 L＝1.80×10－3 mol n(Ca2＋)＝4.50×10－3 mol 水泥中钙的质量分数为 ×100%＝45.0%。 答案：(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　双氧水(H2O2) (2)SiO2　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)防止胶体生成，易沉淀分离　Fe(OH)3 Al(OH)3　(4)5Ca2＋～5H2C2O4～2KMnO4 n(KMnO4)＝0.050 0 mol/L×36.00×10－3 L＝1.80×10－3 mol n(Ca2＋)＝4.50×10－3 mol 水泥中钙的质量分数为 ×100%＝45.0% 学习至此，请完成配套训练　课时冲关十二 1. 2. 1.特殊的用途 Si——半导体材料、太阳能电池板。 SiO2——光导纤维。 H2SiO3——硅胶可用作干燥剂。 Na2SiO3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料。 2．特殊的性质 (1)Si与NaOH溶液的反应： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (2)SiO2能溶于氢氟酸：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (3)H2CO3的酸性强于H2SiO3： Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 (4)粗硅的制备：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 学科网（北京）股份有限公司 $