第五章　第二十二讲　碳、硅　无机非金属材料-2027年高考化学一轮复习课件（含解析版讲义）

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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。
考点三　无机非金属材料
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
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=== 。
(3)碳酸的正盐和酸式盐的比较
1.金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质(　　)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.低碳环保中的“碳”是指二氧化碳(　　)5.石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(　　)6.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(　　)7.向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体(　　)
1.碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性B.碳纳米管拥有极高的熔点C.纳米管是一种新型有机纳米材料D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成
2.(2025·齐鲁名校大联考)氧化石墨烯是一种淡柠檬黄色、不稳定的新型化合物，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是A.氧化石墨烯的导电性优于石墨烯B.氧化石墨烯的抗氧化能力比石墨烯弱C.氧化石墨烯中C—C的键能比C—O大D.氧化石墨烯中所有C原子均为sp3杂化
3.我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是A.CO2是引起酸雨的主要物质之一B.整个过程中，只有CO2可循环利用C.能源消耗低是该技术的一大优点D.该生产过程中，没有涉及氧化还原反应
1.硅和二氧化硅物理性质
硅元素仅有_____态，主要以氧化物和_______的形式存在。
2.硅酸钠(1)硅酸盐大多数不溶于水，但硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性，显碱性。(2)硅酸钠能与酸性比硅酸强的酸反应，写出水溶液中相应的化学方程式。与盐酸反应： 。与少量CO2反应： 。(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓
3.硅及其化合物的转化关系
完成图中序号对应的化学方程式：① ；② ；③ ；
Si+4HF===SiF4↑+2H2↑
SiO2+2C　　Si+2CO↑
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
④ 、 ；⑤ (可用于刻蚀玻璃)。
SiO2+CaCO3　　CaSiO3+CO2↑
SiO2+CaO　　CaSiO3
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
1.晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(　　)2.非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4(　　)3.SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　)4.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃(　　)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(　　)
6.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(　　)7.硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂(　　)8.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶(　　)
一、硅、二氧化硅及硅酸的制取1.下列判断或说法正确的是A.如图探究醋酸、碳酸、硅酸酸性的相对强弱B.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸C.2 mL 5 ml·L-1的硅酸钠溶液和盐酸反应后制得硅酸　胶体，胶粒数为0.01NA(NA为阿伏加德罗常数的值)D.实验室制硅酸流程：SiO2　　　　　 Na2SiO3　　 H2SiO3
2.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是A.X可用作木材防火剂B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4===H2SiO3↓+ Na2SO4C.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
3.(2025·东北师范大学附属中学高三摸底考试)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H2SO4、　冰水B.实验时，应先加热管式炉，再打开活　塞KC.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧　水、硫氰化钾溶液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
二、硅胶　多硅酸盐的结构4.硅胶的结构示意图如图所示，可由原硅酸(H4SiO4)脱水缩合制得，添加无水CCl2呈蓝色，吸水后因CCl2转化为配合物[C(H2O)4Cl2]·2H2O而呈粉红色，下列说法错误的是A.原硅酸分子中含有多个—OH，因而可脱水　制成硅胶B.硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体C.失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高D.当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基会形成过多氢键从而使　硅胶失去吸附力
(1)b的化学式为　　　　。
(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________________________________。
Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2)
1.传统无机非金属材料——常见硅酸盐材料
玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3+SiO2　 　 ；CaCO3+SiO2　　 。
Na2SiO3+CO2↑
CaSiO3+CO2↑
2.新型无机非金属材料(1)新型陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。(2)碳纳米材料①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。(3)特殊功能的含硅材料①碳化硅为共价晶体，具有类似金刚石的结构，可用作磨料。②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。
1.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐(　　)2.碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作(　　)3.压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化(　　)4.石墨烯的电阻率低，热导率也低(　　)5.冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料(2022·辽宁，1A)(　　)
一、传统无机非金属材料1.(2025·河北张家口模拟)下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是A.春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅B.西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料C.宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙D.明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐
2.水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应为2(3CaO·SiO2)+6H2O ===3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2　ΔH