大单元2 第5章 第22讲 碳、硅、无机非金属材料-【优化探究】2027年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁科版）

该高中化学高考复习课件聚焦碳、硅及其化合物性质与转化及无机非金属材料应用等核心考点，依据高考评价体系梳理组成、性质、应用三大考查要求。通过考点权重分析，明确碳硅单质及化合物性质占60%、材料应用占30%的高频考点，归纳性质比较、流程分析等常考题型。 课件亮点在于“真题演练+易错点突破+科学思维培养”，精选2025年云南、甘肃等卷真题，如CO₂捕捉流程题运用证据推理分析循环物质，正误判断强化物质结构决定性质的化学观念。通过“性质对比表+流程拆解法”帮助学生掌握答题技巧，助力教师精准教学，提升高考冲刺效率。

第22讲　碳、硅、无机非金属材料 第5章　非金属元素及其化合物 大单元二　物质的性质与转化 优化探究 1 　　[导航·复习目标]　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。 考点一　碳族元素　碳 考点二　硅和二氧化硅 练真题 明考向 考点三　无机非金属材料 考点一　碳族元素　碳 1.碳族元素 (1)碳、硅、锗、锡、铅均属于ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排 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___________。 梳理 必备知识 ns2np2 同素异形体 2.金刚石、石墨、C60的物理性质   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 熔点很高，硬度很大，不导电 熔点高，硬度_______，________导电 熔点低，不导电 主要 用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 作电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 小 能 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 (1)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。(　　) (2)二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性。(　　) (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。(　　) √ × √ × × 1.关于碳及其化合物，下列说法不正确的是(　　) A.金刚石和石墨是碳元素的两种不同单质，二者互称为同素异形体 B.在100 kPa时，1 mol石墨转变为金刚石吸收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，该核素的中子数为8 D.引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键 提升 关键能力 B 2.利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法 错误的是(　　) A.捕捉室中NaOH溶液喷成雾状 有利于吸收CO2 B.环节a中物质分离的基本操作 是蒸发结晶 C.反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质 D.可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2 B 解析：NaOH溶液喷成雾状，可增大反应物接触面积，提高CO2吸收率，A正确；环节a为Na2CO3和Ca(OH)2反应生成CaCO3，需从溶液中过滤出来再高温煅烧，故基本操作不是蒸发结晶，B错误；NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；Na2CO3溶液可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2，D正确。 考点二　硅和二氧化硅 1.硅单质 梳理 必备知识 硅酸盐 氧化物 2C+SiO2 Si(粗)+2CO↑ 2.二氧化硅 高 大 Na2SiO3+H2O CaSiO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O 3.硅酸(H2SiO3) 不 弱 Na2CO3+H2SiO3↓ H2SiO3SiO2+H2O Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3↓ 4.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。 (1)晶体硅的熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。(　　) (2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(　　) (3)NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用玻璃瓶盛放。(　　) (4)工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CO2。(　　) (5)SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃。(　　) (6)因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强。 (　　) × × × × √ × 1.硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅及其化合物的 叙述错误的是(　　) A.高纯硅可以制成计算机、通信设备等的芯片 B.硅可以用来生产新型无机非金属材料——光导纤维 C.二氧化硅为立体网状结构，每个硅原子结合4个氧原子 D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其化学式为Si3N4 提升 关键能力 B 解析：A.高纯硅具有良好的半导体性能，可以制成计算机、通信设备等的芯片，故A正确；B.光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于新型无机非金属材料，故B错误；C.二氧化硅为共价晶体，为立体网状结构，其晶体中每个硅原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个硅原子，硅原子和氧原子个数之比为1∶2，故C正确；D.氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，氮化硅中各元素的原子最外层达到8电子稳定结构，Si原子最外层电子数为4，N原子最外层电子数为5，要形成8电子稳定结构，则二者个数比值为3∶4，其化学式为Si3N4，故D正确。 2.(2026·河南新乡模拟)金刚砂(SiC)熔点为2 700 ℃，硬度仅次于金刚石，常用于制造钻头、切割金属。以粗硅为原料制备SiC的流程如下： 粗硅 SiHCl3 SiSiC 下列叙述正确的是(　　) A.粗硅与HCl反应的原子利用率为100% B.SiC是共价晶体 C.硅可用来生产光导纤维 D.56 g Si中含σ键数目约为8×6.02×1023 B 解析：由题可知，Si＋3HClSiHCl3＋H2，原子利用率小于100%， A项错误；根据碳化硅的熔点和硬度可知，它是共价晶体，B项正确；二氧化硅用来生产光导纤维，C项错误；Si采用sp3杂化，1个Si形成4个单键，每个单键被2个硅原子分摊，56 g Si的物质的量为2 mol，即含4 mol (4×6.02×1023)σ键，D项错误。 3.(2026·湖北鄂州模拟)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1 100 ℃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36.5 ℃)，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下(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____________。  排尽装置 内的空气，以防爆炸 水浴加热 考点三　无机非金属材料 1.传统无机非金属材料，包括水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 梳理 必备知识 项目 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 ______________ _____________________ _________ 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂 黏土 2.新型无机非金属材料 材料类型 主要特性 示例 新型陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅、氮化硼等 功能含硅材料 导磁性 含硅元素4%的硅钢 碳纳米材料 高强度和优良的电学性能 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 (1)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品。(　　) (2)工业生产水泥和玻璃均用到石灰石。(　　) (3)沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐。(　　) (4)“超轻海绵”使用的石墨烯是新型无机非金属材料。(　　) (5)压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化。(　　) × √ × √ √ 一、传统无机非金属材料 1.(2026·安徽合肥模拟)《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余， 择取无砂黏土而为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窑中燃薪举火” “浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是(　　) A.“黏土”是制砖瓦和水泥的主要原料 B.“燃薪举火”使“黏土”发生复杂的物理化学变化 C.沙子的主要成分为硅酸盐 D.泥坯烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 提升 关键能力 C 解析：A.题中“择取无砂黏土而为之”说明“黏土”是制砖瓦和水泥的主要原料，选项A正确；B.“燃薪举火”是提供高温环境，使“黏土”发生复杂的物理化学变化，选项B正确；C.沙子的主要成分为二氧化硅，选项C错误；D.“黏土”中有一定量的Fe元素，泥坯烧制后自然冷却成红瓦(含氧化铁)，浇水冷却时C与水蒸气反应得到CO和H2，将三价铁还原为二价铁，形成青瓦，选项D正确。 2.(2026·安徽六安模拟)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一， 其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　) A.“雨过天青云破处”所描述的瓷器中的青色来自氧化铁 B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 A 解析：陶瓷是以天然黏土以及各种天然矿物为主要原料，经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。陶瓷的传统概念是指所有以黏土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。氧化铁为红棕色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，故A错误；秦兵马俑是陶制品，陶制品是由黏土或含有黏土的混合物经混炼、成型、煅烧而制成的，故B正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，故C正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，其不与酸或碱反应，且具有抗氧化的特点，故D正确。 二、新型无机非金属材料 3.现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关说法不正确的是(　　) A.碳化硅是一种新型陶瓷材料，具有耐高温耐磨的特点 B.晶体硅是一种半导体材料，常用于制造光导纤维 C.硬铝是一种铝合金，是制造飞机和飞船的理想材料 D.石墨烯是一种新型无机非金属材料，具有高电导率的特点 B 解析：A.碳化硅陶瓷抗氧化性强，耐磨性好，硬度高，热稳定性好，耐高温，属于新型无机非金属材料，故A正确；B.晶体硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，不能用于制造光导纤维，故B错误；C.硬铝是铝和其他金属或非金属形成的一种铝合金，密度小，强度大，是制造飞机和飞船的理想材料，故C正确；D.石墨烯是一种新型无机非金属材料，石墨烯有独特的结构，具有优良的导电、导热性能，故D正确；故选B。 4.氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下： 其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。 请回答下列问题： (1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示 其原因：_________________________________。  SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O (2)图示①~⑤的变化中，属于氧化还原反应的是__________(填序号)。 解析：反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2发生氧化还原反应。 ①② (3)在反应⑤中，3 mol Si(NH2)4在高温下可得1 mol氮化硅粉末和8 mol A 气体，则氮化硅的化学式为____________。  解析：氮化硅的化学式可通过题目信息结合原子种类和数量守恒定律求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。 Si3N4 (4)在高温下将SiCl4置于B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：____________________________________。  解析：结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。 3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl 练真题 明考向 1.(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(　　) ＋ 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 B 解析：稻壳在一定条件下制备纳米SiO2，纳米SiO2和Mg在650 ℃时发生置换反应生成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。A.SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O，A正确；B.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；C.高纯硅为良好的半导体材料，可用于制造硅太阳能电池，C正确；D.纳米SiO2和Mg在650 ℃的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。 2.(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) A 解析：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；B.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；C.铁工具由金属铁制成，属于金属材料，C不符合题意；D.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。 3.(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 A 解析：A.泥活字的主要材料是黏土，黏土的主要成分是硅酸盐，A符合题意；B.木活字的主要成分是纤维素，B不符合题意；C.铜活字是铜合金，主要成分是铜，C不符合题意；D.铅活字的主要成分是铅，D不符合题意。 $