2026届高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第21讲无机非金属材料课件

这是一份2026届高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第21讲无机非金属材料课件，共60页。PPT课件主要包含了考点二，考点一，考点一硅和二氧化硅，涉及的主要化学反应，答案B，石灰石和石英砂，水泥回转窑，玻璃窑，碳原子，答案A等内容，欢迎下载使用。
第21讲　无机非金属材料
1．硅单质的性质和用途
[微点归纳]　硅在地壳中的含量占第二位，仅次于氧，是一种亲氧元素，单质硅有晶体和无定形两种。
2．高纯硅的制备工业上制备高纯硅，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，原理图示如下：
3．二氧化硅的性质和用途
【正误辨析】(1)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。(　　)[提示]　×　Si用于制造半导体，SiO2用于制造光导纤维。(2)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。(　　)[提示]　×　常温下硅能与氢氟酸、氢氧化钠反应。(3)用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化。(　　)[提示]　×　硅元素化合价降低，被还原。
(4)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。(　　)[提示]　×　二氧化碳通入硅酸钠溶液生成硅酸，碳酸酸性强于硅酸。(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。(　　)[提示]　×　硅可用于制光电池。(6)SiO2能与HF反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃。(　　)[提示]　√　氢氟酸可用于刻蚀玻璃。
[提示]　×　应生成CO。(8)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸。(　　)[提示]　×　SiO2能溶于氢氟酸。
1．(2025·湖南怀化高三模拟)下列关于硅及其化合物的叙述错误的是(　　)A．硅是良好的半导体材料B．二氧化硅属于酸性氧化物C．硅酸的酸性比碳酸的酸性弱D．常温下，硅的化学性质不活泼，不与任何物质反应[答案]　D
微考点1　硅和二氧化硅的性质及应用
[解析]　硅是良好的半导体材料，故A正确；二氧化硅能与强碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，故B正确；非金属性：SiH2SiF6D．标准状况下，生成1.12 L H2时，转移电子的物质的量为0.2 ml[答案]　B
[解析]　氢氟酸能腐蚀玻璃，此反应不能在玻璃容器中进行，A正确；该反应为氧化还原反应，不能由此反应判断氢氟酸是强酸，HF是弱酸，B错误；氧化剂的氧化性大于氧化产物，则氧化性：HNO3> H2SiF6，C正确；据关系式Si～HNO3～H2SiF6～HNO2～H2～4e－，则标准状况下，生成1.12 L H2(0.05 ml)时，转移电子的物质的量为0.2 ml，D正确。
3．(2025·广东广州检测)高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按下列方法制备：
微考点2　高纯硅的制备流程及分析
下列说法不正确的是(　　)
B．步骤①中每生成1 ml Si，转移4 ml电子C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3[答案]　A
4．(2025·山东济南检测)科学家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。
A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B．①和②互为可逆反应C．该流程中需要隔绝空气
[解析]　反应②中生成的HCl在反应①中循环使用，反应①中生成的H2在反应②中循环使用，A正确；反应①与反应②的反应温度不一致，不是可逆反应，B错误；高温条件下，Si、SiHCl3、H2都与O2反应，故需隔绝空气，C正确；SiO2不与HCl反应，不能通过该途径制粗硅，D正确。
5．(2025·武汉模拟)多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3遇水剧烈水解。下列说法错误的是(　　)
A．Y、Z分别为H2、Cl2
C．提纯SiHCl3可采用萃取、分液的方法D．为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行[答案]　C
液体混合物，可以采用分馏方法进行分离，而不是采用萃取、分液的方法，C错误；已知：SiHCl3遇水剧烈水解，且H2是可燃性气体，与O2混合可能会发生爆炸，因此为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行，D正确。
[易错点拨]　制备高纯硅过程中的3个易错点
考点二　无机非金属材料
1．传统无机非金属材料　　　 　 　硅酸盐材料大都是混合物(1)常见硅酸盐材料比较
(2)主要用途陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。
(2)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不能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。
(4)硅酸盐组成的表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。①氧化物的书写顺序：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。②各元素的化合价保持不变，且满足正负化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。③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。
(5)硅酸盐大多难溶于水，常见的可溶性硅酸盐是硅酸钠，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，与玻璃成分不同，水玻璃又称泡花碱，但它却是盐溶液，而不是碱溶液。
2．新型无机非金属材料
3.碳纳米材料(1)碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
(2)三类碳纳米材料的比较
【正误辨析】(1)工业生产水泥和玻璃均用到石灰石。(　　)[提示]　√　水泥的原料为黏土、石灰石，玻璃的原料为石灰石、石英砂、纯碱。(2)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分不同。(　　)[提示]　×　钢化玻璃是将玻璃加热到近软化温度，经迅速冷却或其他方法处理所得的玻璃制品，具有良好的机械性能和抗震性，与普通玻璃的主要成分基本相同。
(3)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。(　　)[提示]　×　玻璃为非晶体，没有固定的熔点。(4)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。(　　)[提示]　×　水玻璃是Na2SiO3的水溶液，Na2SiO3俗称泡花碱，属于盐类。(5)玻璃钢是以玻璃纤维作增强体、合成树脂作基体的复合材料。(　　)[提示]　√
(6)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品。(　　)[提示]　×　水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅。(7)氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷均为新型无机非金属材料。(　　)[提示]　√　二者均为新型无机非金属材料。(8)碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承。(　　)[提示]　√(9)光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2。(　　)[提示]　√
1．(2025·河北邢台模拟)文物是传承文化的重要载体，下列主要成分不是硅酸盐的文物是(　　)
微考点1　传统硅酸盐材料及性能
[解析]　简牍主要成分为纤维素，纤维素为有机高分子化合物，不是硅酸盐，故A正确；陶彩绘女舞俑的主要成分为硅酸盐，故B错误；霁红釉瓷碗，材料为陶瓷，陶器主要成分为硅酸盐，故C错误；梅瓶成分为陶瓷，陶瓷成分为硅酸盐，故D错误。
2．(2025·河北衡水高三检测)“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、石灰石和石英砂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[答案]　C
[解析]　陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A错误；纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D错误。
3．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．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧制而成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[答案]　A
[解析]　“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红棕色，A错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧制而成，B正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C正确；陶瓷主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀，抗氧化等优点，D正确。
4．(2025·湖南长沙检测)碳纳米管可看做多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10～20 nm的中空管状结构，下列说法错误的是(　　)
微考点2　新型无机非金属材料的性能及应用
A．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体B．石墨烯中只存在非极性键C．碳纳米管是一种胶体D．石墨烯可用于制造超级电容、电池等[答案]　C
[解析]　同素异形体是同种元素组成的单质；石墨烯和碳纳米管互为同素异形体，A正确；石墨烯中只存在碳碳键，属于非极性键，B正确；碳纳米管是碳单质，为纯净物，不是胶体，C错误；石墨烯的电阻率低，热导率高，具有很高的强度，可用于制造超级电容、电池等，D正确。
5．材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。
下列有关说法正确的是(　　)A．石墨烯是一种新型化合物B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物C．二者和石墨都是碳的同素异形体D．氧化石墨烯具有一定的亲水性[答案]　D[解析]　石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确。
[易错点拨]　无机非金属材料中的四个易错点
1.(2023·浙江6月选考卷)材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列材料主要成分属于有机物的是(　　)A．石墨烯B．不锈钢C．石英光导纤维D．聚酯纤维[答案]　D
[解析]　石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，为碳的单质，属于无机物，A不符合题意；不锈钢是Fe、Cr、Ni等的合金，属于金属材料，B不符合题意；石英光导纤维的主要成分为SiO2，属于无机非金属材料，C不符合题意；聚酯纤维俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，属于有机物，D符合题意。
2．(2023·湖北卷，3,3分)工业制备高纯硅的主要过程如下：
下列说法错误的是(　　)
B．1 ml Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023C．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[答案]　B
常见物质所含化学键的数目清单
3.(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(　　)
[答案]　C[解析]　九霄环佩木古琴主要构成是木材，琴弦由动物筋制得，A错误；裴李岗文化骨笛由动物骨骼构成，B错误；商朝后期陶埙属于陶瓷，由硅酸盐制成，C正确；曾侯乙青铜编钟主要由青铜合金材料制成，D错误。
4．(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MgOC．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[答案]　A
[解析]　陶瓷是良好的绝缘体，可作为高压输电线路所使用的绝缘材料，A正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐而不是SiO2和MgO，B错误；黏土是制作陶瓷的原料，在烧制过程中发生复杂的化学反应，属于化学变化，C错误；陶瓷中过渡元素(如铁元素、钛元素)含量越高，瓷器的颜色就越深，因此白瓷的白色是因铁含量较低，D错误。
5．(2022·广东卷)广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是(　　)
[答案]　C[解析]　鎏金是一种金属加工工艺，将金溶于汞之中，形成金泥，涂于铜或银表面，升温使汞蒸发，金就附在器物表面上，南宋鎏金饰品不含硅酸盐，A错误；蒜头纹银盒的主要成分为金属银，不含硅酸盐，B错误；广彩瓷咖啡杯属于陶瓷，其主要成分为硅酸盐，C正确；铜镀金钟座的主要成分为铜和金，不含硅酸盐，D错误。
6．(2022·浙江6月选考卷)下列说法不正确的是(　　)A．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B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料D．用石灰石—石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏[答案]　A
[解析]　晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造晶体管、集成电路等，而二氧化硅常用于制造光导纤维，A错误；钠的焰色试验为黄色，可用作透雾能力强的高压钠灯，B正确；耐高温材料应具有高熔点的性质，氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，C正确；石灰石的主要成分为碳酸钙，石灰石吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸钙，亚硫酸钙继续氧化，得到了石膏，D正确。
7．(2020·浙江7月选考卷)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是(　　)
B．具有吸水性，需要密封保存C．能与SO2反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2[答案]　D
[解析]　加热时氯化铵分解生成HCl和氨气，HCl与Ca3SiO5反应得到硅酸钙、氯化钙和水，A正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B正确；Ca3SiO5能与二氧化硫反应得到亚硫酸钙，C正确；由上述分析可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应得不到二氧化硅，D错误。
1．注意以下物质的重要用途Si——半导体材料、太阳能电池板。SiO2——光导纤维。H2SiO3——硅胶可作干燥剂。Na2SiO3(其水溶液俗称水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料。2．熟记三种物质的性质(1)硅的三个特性：与HF、F2反应；与NaOH反应生成H2。(2)SiO2的两个性质：酸性氧化物的通性、氧化性。(3)H2SiO3的两个性质：酸性(弱于碳酸)、不稳定性。
3．硅酸盐的三点提醒(1)盛Na2SiO3的试剂瓶应密封，否则Na2SiO3吸收空气中的CO2和H2O会变质。(2)盛Na2SiO3的试剂瓶不能用玻璃塞，因为其本身是一种黏合剂。
4．含硅物质在生活中对应的产品