备战2025届新高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第22讲硅无机非金属材料课件

这是一份备战2025届新高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第22讲硅无机非金属材料课件，共38页。PPT课件主要包含了课标指引，考点一硅和二氧化硅，目录索引，素养发展进阶，必备知识•梳理，硅酸盐，氧化物，半导体，关键能力•提升，石灰石等内容，欢迎下载使用。

1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解硅及其化合物的主要性质。2.认识硅和无机非金属材料在生产中的应用和对生态环境的影响。
考点二　无机非金属材料
1.硅单质的性质和用途
Si+2NaOH+H2O══ Na2SiO3+2H2↑
2.二氧化硅的性质和用途
SiO2+4HF══ SiF4↑+2H2O
考向1 硅和二氧化硅的性质及应用例1(2024·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
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:Si[对点训练1] 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
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。
考向2 高纯硅的制备流程及分析例2(2023·广东深圳期中)高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。工业上制备高纯硅的流程如图所示:
下列说法错误的是(　　)A.步骤①、②和③中的反应均为氧化还原反应B.流程中的H2和HCl可循环利用C.步骤③中的H2不可用焦炭代替D.由步骤①中的反应可知,碳的非金属性比硅强
[对点训练2] 科学家最新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:
解析 反应②中生成的HCl在反应①中循环利用,A正确;反应①与反应②对应的反应温度不一致,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,不能通过上述途径制硅, D正确。
硅酸盐材料大都是混合物
1.传统无机非金属材料(1)常见硅酸盐材料比较
(2)玻璃生产中的两个重要反应: ________________________________; 
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
考向1 传统硅酸盐材料及性能例1“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,下列有关说法中正确的是(　　)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
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。
[对点训练1] 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
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。
考向2 新型无机非金属材料的性能及应用例2(2023·广东广州期中)硅是组成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为Si3N4B.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C.石墨烯是一种性能优异的新型材料,可应用于电容器和电池方面D.氮化硅、氧化铝、碳化硅和二氧化锆(ZrO2)都可用作制高温结构陶瓷的材料
解析 氮化硅中各元素的原子最外层达到8电子稳定结构,硅原子最外层电子数为4,氮原子最外层电子数为5,要形成8电子稳定结构,则应有二者个数的比为3∶4,其化学式为Si3N4,A正确;碳化硅(SiC)为共价晶体,熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承,B正确;石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料,石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,但不是含硅物质,C错误;氮化硅(Si3N4)和碳化硅(SiC)均属于共价晶体,氧化铝(Al2O3)和二氧化锆(ZrO2)均属于离子晶体,熔点高,都可用作制高温结构陶瓷的材料,D正确。
[对点训练2] 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
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。
进阶1 练易错·避陷阱1.宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑和哥窑。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
解析 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。
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
解析 ①中SiO2与C反应生成Si和CO,氧化剂是SiO2,还原剂是C,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,该反应为吸热反应,D错误。
进阶2 练热点·提素能3.近年来科学家制造出大量的新物质,对下列三种物质的相关说法错误的是(　　)
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
解析 同种元素的不同单质互称同素异形体,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;碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳、二氧化硫和水,D错误。
进阶3 研真题·明考向5.(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(　　)
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。