2027届高考化学一轮复习 07无机非金属材料 化学品的合理使用 课件

第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 碳和硅 近四年考点分析与备考建议‌ 1.高频考点总结‌： （1）金刚石、石墨、碳纤维的结构与性质对比。 （2）硅酸盐材料（陶瓷、玻璃）、半导体硅、光导纤维（SiO₂）的区分。 （3）新型材料‌：氮化硅、碳化硅等高温陶瓷的工业用途。 碳和硅 近四年考点分析与备考建议‌ 2.命题趋势‌： （1）情境化命题：结合文物、科技成就（如冬奥会、航天工程、阅兵）考查材料分类。 （2） 跨学科融合：如2023年的：传统文化（古乐器）、2024年的：计时技术结合。 碳和硅 近四年考点分析与备考建议‌ 2.命题趋势‌： （1）情境化命题：结合文物、科技成就（如冬奥会、航天工程、阅兵）考查材料分类。 （2） 跨学科融合：如2023年的：传统文化（古乐器）、2024年的：计时技术结合。 碳和硅 近四年考点分析与备考建议‌ 3.备考策略‌： （1）熟记碳、硅单质及氧化物、硅酸盐的性质和用途差异。 （2）近四年广东卷对碳硅的考查均以选择题形式出现，侧重实际应用分析，难度不大，争取拿到分。 如2026年的 1.A/C 硅酸盐 2.C 活性炭 4.D 硅晶体 5.B 天然水晶 阅读课本：必修第二册 19-24 选择性必修2 物质结构70、81、82、90、91 能力1 碳、硅的结构与性质 1.碳元素组成的晶体种类繁多，三种常见的单质结构如图所示。下列说法错误的是 ( ) B A.金刚石中碳原子的配位数为4 B.金刚石、石墨、C60 中碳原子的杂化方式相同 C.C60 晶体属于分子晶体 D.28 g晶体硅中含有Si—Si的数目为2NA 判断正误(2018海南卷9C)12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA 1mol石墨含有多少化学键？ 石墨 金刚石 持续高温 高压 ΔH>0 更稳定！ 第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 ‹#› 6 2.（1）从石墨的结构分析，石墨的熔点很高的原因是什么， 和金刚石比哪个大？ （2）从石墨的层状结构分析，石墨具有导电性的原因是什么? 石墨为层状结构，层内原子之间靠共价键结合，共价键是一种强作用力。且存在大π键，键长比金刚石的短，键能更大 用作惰性电极导电 层与层之间通过 相结合。 范德华力 容易滑动，所以石墨很软。 第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 ‹#› 7 2.单质碳的化学性质 (1)与氧化物反应 C + 2CuO 2Cu + CO2↑ (冶炼金属) (制取粗硅) (制取水煤气) (2)与强氧化性酸反应 ∆ 2. CO2 ： CO2、SO2不与CaCl2和BaCl2溶液反应； 用饱和NaHCO3溶液除CO2中HCl/SO2 ③CO2与碱\更弱酸盐：少量→CO32-，过量→HCO3- CO2+C6H5ONa、NaClO只→HCO3- ⑤应用： 干冰降雨/舞台烟雾、 汽水、 肥料、 制冷剂 CO2+H2O H2CO3 H++HCO3- ④侯氏制碱法： NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 思考： 检验CO2中是否存在CO？ 确定混合气体中有CO的现象：B中无明显现象，D中的物质由黑色变成光亮的红色，F中的澄清石灰水变浑浊。 气体的除杂方法 通过盛有___________的洗气瓶，然后干燥气体 通过盛有__________的硬质玻璃管 通过盛放__________的硬质玻璃管 通过盛有_________________或________________的洗气 瓶，然后干燥气体 通过盛有_________________的洗气瓶，然后干燥气体 NaOH溶液 灼热CuO 灼热铜网 饱和溶液 酸性溶液 饱和溶液 02 3.碳单质的用途： ①金刚石结构坚硬，作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等； ②石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温 铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚； ③木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性吸附食品色素、 除臭、防毒面具、冰箱除味剂等； ④作燃料，用于家庭取暖、做饭等； ⑤作还原剂：冶炼金属，如冶炼金属铜、铁等。 2.（2025·陕西西安模拟）某元素常见物质的“价-类”二维图如图所示，f 为钠盐。下 列说法不正确的是( ) D A.物质a 既可被氧化，也可被还原 B.存在a→b→d→e→f 的转化关系 C.可通过灼热的氧化铜除去d 中混有的少量c D.向足量f 溶液中加入少量稀盐酸，一定没 有CO2 产生 大一轮P109 第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 ‹#› 13 硅元素在自然界中的存在 岩石 沙子 土壤 氧、硅、铝、铁、钙、钠 Si在自然界中只以化合态存在。 硅——亲氧元素， 自然界中以SiO2和硅酸盐存在。 一、硅单质: 有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。 Si＋2F2 = SiF4 Si＋4HF = SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O = Na2SiO3＋2H2↑ H2等反应 Si＋O2 = SiO2 △ 共价晶体! 高纯Si SiHCl3 粗硅 5. Si的工业制取 廉价的沙子 石英砂 主要成分：SiO2 1800-2000℃ 98%纯度 H2 HCl C 1100℃ 300℃ 99.999%纯度 三氯硅烷 SiO2+2C = Si(粗)+2CO↑ 高温 Si+3HCl = SiHCl3+H2 300℃ SiHCl3+H2 = Si+3HCl 1100℃ A.制备粗硅的化学方程式：SiO2+​2C Si+​2CO↑ B.1 mol Si含Si—Si的数目约为4×6.02×1023 C.原料气HCl和H2应充分去除水和O2 D.生成SiHCl3 的反应为熵减过程 3.（2023·湖北卷）工业制备高纯硅的主要过程如图所示： 下列说法错误的是( ) 新考案P107 Si+3HCl = SiHCl3+H2 300℃ 第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 ‹#› 17 4.实验室用H2还原SiHCl3（沸点：31.85 ℃ ）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. 为鉴定制得硅中是否含有铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、KSCN 溶液 D. 该实验中制备氢气的装置也可用于硫酸与Na2SO3反应制备SO2 新考案P109 第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 ‹#› 18 SiO2的结构 60g石英晶体中含有1mol SiO2分子? SiO2 是 分子式 化学式 SiO2晶体中不存在分子，而是Si原子和O原子以1:2的比例形成的空间网状结构 硅氧四面体 Si o 练习1.下列各反应中SiO2表现的是什么性质或作用？ ①酸性氧化物的通性 ②弱氧化性 ③高沸点制取低沸点 ④被氢氟酸腐蚀使玻璃被雕刻。 A. SiO2+4HF==SiF4+2H2O ____________。 B. SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ ___ _。 C. SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O ________。 D. SiO2+2C Si+2CO↑ ________。 ④ ③ ① ② 高温 高温 SiO2是酸性氧化物 碳酸钙固体 盐酸溶液 硅酸钠溶液 设计实验比较碳和硅非金属的强弱 硅酸钠溶液 饱和碳酸氢钠溶液 问题思考3 酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3 硅酸的物理性质： 能力1 二氧化硅的性质 1.纯二氧化硅可通过下列流程制得。下列说法不正确的是( ) D A.X 可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ主要发生的反应是Na2SiO3+​H2SO4 === H2SiO3↓+​Na2SO4 C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2 来代替 D.SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2 是两性氧化物 硅酸钠水溶液俗称水玻璃，作黏合剂（矿物胶）、耐火阻燃材料。 第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 ‹#› 22 4.氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，熔点高，硬度大，电绝缘 性好，化学性质稳定，但生产成本较高。氮化硅不溶于酸（氢氟酸除外） 高温下氮化硅能被氧气及水蒸气腐蚀。一种用工业硅（含少量铁、铜的 单质及其氧化物）和N2 （含少量O2 ）合成氮化硅的工艺流程如图所示： 大一轮P111 第12讲 无机非金属材料 化学品的合理使用 ‹#› 23 碳纳米材料——富勒烯、碳纳米管、石墨烯等(必修二P24) 材料 无机非金属材料 金属材料（金属单质、合金） 高分子材料 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 天然高分子（棉、麻等天然纤维） 合成高分子（塑料、合成橡胶、合成纤维） 硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料等 材料的分类 复合材料 陶瓷、玻璃、水泥等 由至少两种组分组合而成的异质材料 玻璃纤维增强塑料 3.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 大一轮P113 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n ≥3)，则其化学式为　　　　。 (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　　　　　　 　　　　　。 Sin Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2) $