第五章 第二十三讲　无机非金属材料-2025年高考化学一轮总复习课件

这是一份第五章 第二十三讲　无机非金属材料-2025年高考化学一轮总复习课件，共60页。PPT课件主要包含了栏目索引，考点一，考点二，石灰石，石英砂，SiO2，富勒烯，碳纳米管，碳原子，课时作业23等内容，欢迎下载使用。
1．硅单质的性质及用途
2．二氧化硅的性质及用途
考向一　硅和二氧化硅的性质及应用 [例1] 2024年，我国具有独立知识产权的“龙芯”22岁了。下列关于硅及其化合物的叙述不正确的是(　　)①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是空间四面体网状结构②SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，光导纤维④Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可作木柴防火剂，也可用来制备硅胶
⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的⑥SiO2和CO2性质相似，可溶于水生成硅酸⑦常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在A．②③⑤⑥⑦ B．①⑤⑥⑦C．③④⑤⑥ D．①③④
二氧化硅的晶体与金刚石均是共价晶体，空间结构相似，都是立体网状结构，①正确；SiO2能与HF反应，不能与其他酸反应，能与NaOH反应生成盐和水，属于酸性氧化物，②错误；晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，不能制成光导纤维，③错误；Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可作木柴防火剂，通入二氧化碳反应生成硅酸，可用来制备硅胶，④正确；SiO2是共价晶体，不存在分子，SiO2晶体中O与Si的原子个数比为2∶1，⑤错误；SiO2和CO2性质相似，但不溶于水，不能和水反应生成硅酸，⑥错误；常温下，硅的化学性质稳定，自然界中的硅大部分以化合态存在，⑦错误。
[练1] 下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　)A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆C．二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时发生反应D．用二氧化硅制取单质硅时，当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅
考向二　高纯硅的工业制备流程及分析[例2] (2024·四川达州模拟)以下是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。
[练2] “中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下：
下列说法不正确的是(　　)A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2B．上述流程中，HCl和H2可以循环利用 C．从基本反应类型角度，反应①②③均为置换反应D.从能量变化角度，由反应②③推测，反应③是放热反应
①中SiO2与C反应生成Si和CO，氧化剂是SiO2，还原剂是C，根据得失电子守恒可知，SiO2和C的物质的量之比为1∶2，A正确；②中消耗HCl生成H2，③中消耗H2生成HCl，故流程中HCl和H2可以循环利用，B正确；反应①②③均符合“单质＋化合物→新单质＋新化合物”，故均属于置换反应，C正确；反应③在1 100 ℃下，SiHCl3与H2生成高纯硅和HCl，应为吸热反应，D错误。
1．传统硅酸盐材料(1)三种常见硅酸盐材料比较
判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)(2023·湖南卷)铜官窑彩瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成(　　 　　)(2)(2022·湖南卷)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一(　　 　　)
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_________、_________、石墨烯等。
(2)列表比较三种碳纳米材料
考向一　传统硅酸盐材料及性能 [例1] 宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(　　)A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
不同的金属氧化物颜色可能不同，在高温下，釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化称为窑变，A正确；新型无机非金属材料主要有先进陶瓷、非晶体材料、人工晶体、无机涂层，无机纤维等，氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，B正确；瓷器的原料主要是黏土烧结而成，瓷器中含有多种硅酸盐和二氧化硅，是混合物，C错误；HF能与二氧化硅反应，陶瓷的成分是硅酸盐和二氧化硅，故陶瓷不能用来盛装氢氟酸，D正确。
[练1] (2024·广西南宁二中、柳铁一中联考)“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
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。
考向二　新型无机非金属材料的性能及应用[例2] (2024·河北保定重点高中联考)近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的说法错误的是(　　)
A. 石墨烯具有良好的导电性B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同
同种元素形成的性质不同的单质互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以通过H2分子，C正确；碳单质与浓硫酸反应的产物均为二氧化碳、二氧化硫和水，D错误。
[深度思考]金刚石、石墨、石墨烯和碳纳米管在纯氧中完全燃烧的产物是否相同？同素异形体之间的相互转化是否为物理变化？你的判断理由是什么？提示：相同，均生成CO2；化学变化，有新物质生成
无机非金属材料中的四个易错点
[练2] (2024·辽宁抚顺六校联考)碳纳米管可看作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(　　)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
同素异形体是同种元素形成的性质不同的单质；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。
该反应中，SiO2中Si得电子被还原，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，硅酸钠溶液再与二氧化碳反应生成硅酸，C正确；酸性强弱需要在没有外界条件干扰的情况下才能比较，该反应的反应条件为高温，且硅酸钠溶液中通入二氧化碳生成硅酸，可知碳酸酸性强于硅酸，D错误。
3．(2024·山西太原期末)2023年诺贝尔化学奖授予了研究“量子点”的科学家，该研究为半导体材料发展做出了重大贡献。下列有关半导体材料的说法错误的是(　　)A．C60是由碳原子构成的新型碳纳米材料B．高纯硅半导体材料可以用于制造芯片C．可以从元素周期表的金属元素和非金属元素的分界处寻找半导体材料D．半导体材料具备一定的导电性
C60是由分子构成的物质，A错误；高纯硅半导体材料可以用于制造芯片，B正确；可以从元素周期表的金属元素和非金属元素的分界处寻找半导体材料，C正确；半导体材料具备一定的导电性，D正确。
4．(2024·河南濮阳期末)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芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
下列说法正确的是(　　)A．Y、Z分别为Cl2、H2B．制取粗硅的过程中焦炭被氧化为CO2C．Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应D．已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3与水反应的产物只有H2SiO3、HCl
5．(2023·辽宁沈阳模拟)清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组的同学拟在实验室制造硅，其流程如下图所示。
已知：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑。下列说法错误的是(　　)A．点燃镁条引发反应的过程中，涉及两种晶体类型的变化B．CO2氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH4自燃C．操作2为用蒸馏水洗涤并烘干D．1 ml镁粉生成MgO和Mg2Si的混合物，转移2 ml电子
6．(2024·广东江门模拟)2023年5月30日，“神舟十六号”载人飞船在我国酒泉卫星发射中心成功发射，飞船使用了我国自主研发和生产的航天芯片，其中芯片全为我国制造，制作芯片的刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合液，工艺涉及反应为Si＋HNO3＋6HF===H2SiF6＋HNO2＋H2↑＋H2O，下列说法错误的是(　　)A．此反应不能在玻璃容器中进行B．由此反应可判断氢氟酸是强酸C．氧化性：HNO3>H2SiF6D．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
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。
7．(2024·江西先知大联考)H2SO4-SiO2法生产多晶硅的流程如图。下列说法错误的是(　　)
A．上述流程说明SiO2可溶于H2SO4B．合成1反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1C．合成2的反应为SiF4＋NaAlH4===SiH4＋NaAlF4D．净化、热解中生成的多晶硅为还原产物
SiO2不溶于H2SO4，SiO2溶于HF酸，A错误；合成1反应为Na＋Al＋2H2===NaAlH4，Na、Al化合价升高，H2中氢元素化合价降低，Na、Al是还原剂，H2是氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1，B正确；根据元素守恒，合成2的反应为SiF4＋NaAlH4===SiH4＋NaAlF4，C正确；净化、热解中硅元素化合价降低发生还原反应，生成的多晶硅为还原产物，D正确。
8．(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(　　)
九霄环佩木古琴主要由木材、动物筋制成，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。
9．(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
陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C错误；由于Fe2＋、Fe3＋和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误。