2027届高三化学（鲁科版）一轮复习课件第22讲 硅 无机非金属材料

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考点一　碳及其重要化合物
考点二　硅及其重要化合物
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__________,处于元素周期表的__________区。 (2)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、C60等,它们互为____________。 
2.金刚石、石墨、C60的性质及用途
命题角度　自然界中的碳循环及“碳中和”1.(2025·四川成都石室中学阶段考)已知在太阳光作用下,植物体内的叶绿素能将水、CO2转化为葡萄糖。如图为海水吸收CO2并进行碳循环的原理示意图,下列说法正确的是(　　)
2.我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境,实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是(　　)A.将重质油裂解为轻质油作为燃料B.大规模开采可燃冰作为新能源C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D.研发催化剂将CO2还原为甲醇
解析:将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,A不符合题意;大规模开采可燃冰作为新能源,会增大二氧化碳的排放量,不符合碳中和的要求,B不符合题意;通过清洁煤技术减少煤燃烧污染,不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,C不符合题意;研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇,可以减少二氧化碳的排放量,达到碳中和的目的,D符合题意。
Si+2NaOH+H2O══Na2SiO3+2H2↑
SiO2+4HF══SiF4↑+2H2O
3.硅酸(H2SiO3)
H2SiO3↓+Na2CO3
Na2SiO3+2HCl══H2SiO3↓+2NaCl
4.硅酸钠(1)物理性质硅酸钠可溶于水,其水溶液俗称水玻璃,有黏性,显碱性。(2)化学性质(写出离子方程式)①与盐酸反应: ____________________________。 ②与CO2(少量)水溶液反应: ___________________________________。 (3)重要用途用作黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。
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,其原理示意图如下:
解析:由SiO2生成Si的过程中硅元素被还原,A正确;Si与NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气,SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,B正确;二氧化硅无法直接与水反应生成硅酸,因此先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠,再向硅酸钠溶液中通入二氧化碳反应生成硅酸,C正确;酸性强弱的比较需要在没有外界条件干扰的情况下进行,该反应的条件为高温,则不能通过该反应说明硅酸的酸性强于碳酸,D错误。
2.(2025·山东德州联考)高纯硅是现代信息、半导体和太阳能光伏发电等产业的基础材料。工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。
已知:①粗SiHCl3(沸点为33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点为57.6 ℃)和HCl(沸点为-84.7 ℃)。②SiHCl3能与水剧烈反应,并在空气中易自燃。
1.传统硅酸盐材料(1)三种常见硅酸盐材料的比较
2.新型无机非金属材料(1)硅和二氧化硅。(2)新型陶瓷:如高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。(3)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。
判断正误:对的打“√”,错的打“×”。(1)(2025·全国卷)碳化硅抗氧化且耐高温,可用作固体电解质。(　　)(2)(2025·浙江1月选考卷)SiC的碳、硅原子间通过共价键形成空间网状结构,硬度大,故SiC可用作砂轮磨料。(　　)(3)(2024·天津卷)白釉龙柄联腹传瓶(隋),其材质是陶瓷,陶瓷属于无机非金属材料。(　　)(4)(2024·浙江6月选考卷)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。(　　)(5)(2024·广东卷)制作日晷圆盘的石材,属于无机非金属材料。(　　)(6)(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。(　　)
命题角度1　传统硅酸盐材料的性能及应用1.(2024·江西卷)景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉,是以黏土为原料,用含钴、铁的颜料着色,上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是(　　)A.青蓝色是由于生成了单质钴B.表面的釉属于有机高分子膜C.主要成分为铝硅酸盐D.铁元素的存在形式只有Fe2O3
解析:高温下单质钴会被氧化,青蓝色是由于生成了钴的氧化物等,A错误;釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质,通常由无机物质组成,如硅酸盐、氧化物等,B错误;青花瓷的主要成分为铝硅酸盐,C正确;青花瓷呈现青蓝色,而Fe2O3呈红棕色,D错误。
命题角度2　新型无机非金属材料的性能及应用2.(2026·广东深圳中学模拟)化学材料在科技创新中起支撑作用。下列涉及的材料不属于新型无机非金属材料的是(　　)
解析:T700碳纤维材料的主要成分是碳的一种单质,属于新型无机非金属材料,A不符合题意;航天服使用的聚酯纤维属于有机高分子材料,不是新型无机非金属材料,B符合题意;星地量子通信使用的光纤材料的主要成分是SiO2,属于新型无机非金属材料,C不符合题意;单晶硅属于新型无机非金属材料,D不符合题意。
3.(2026·福建龙岩九校联盟联考)在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵仪式上,众多先进武器装备震撼亮相。下列说法正确的是(　　)A.东风-5C发射井深埋地下数百米,井筒采用的超高强度钢属于金属材料B.191型自动步枪护木所用的工程塑料属于天然有机高分子材料C.新型察打一体无人机机身结构采用的碳纤维属于有机高分子材料D.东风-17高超音速导弹使用的耐高温特种陶瓷是传统无机非金属材料
解析:金属材料包括纯金属及其合金,钢是铁合金,属于金属材料,A正确;工程塑料(如聚碳酸酯)为人工合成的高分子材料,不属于天然有机高分子材料,B错误;碳纤维主要由碳元素通过石墨化结构形成,属于无机非金属材料,而非有机高分子材料,C错误;耐高温特种陶瓷(如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷)属于新型无机非金属材料,传统无机非金属材料包括普通陶瓷、玻璃、水泥等,D错误。
题组1　前沿模拟演练1.(2026·山东泰安期中)以硼镁矿(含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　)
2.碳量子点是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料,直径小于10 nm。碳量子点通常由无定形和晶态的碳核组成,在碳核表面含有多个不同的含氧官能团,例如羟基、羧基等。下列说法错误的是(　　)A.由碳量子点形成的分散系具有丁达尔效应B.碳量子点直径比碳原子大C.碳量子点在水中具有优异的溶解性D.碳量子点与金刚石属于同素异形体
解析:碳量子点是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料,与胶粒直径吻合,则由碳量子点形成的分散系属于胶体,胶体具有丁达尔效应,A正确;碳量子点通常由无定形和晶态的碳核组成,其直径比碳原子大,B正确;碳核表面上存在多个羟基、羧基等亲水性的官能团,故在水中具有优异的溶解性,C正确;碳量子点通常由无定形和晶态的碳核组成,在碳核表面含有不同的含氧官能团,例如羟基、羧基等,碳量子点不是碳单质,与金刚石不互为同素异形体,D错误。
题组2　高考真题集训3.(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+2Mg Si+2MgO