资源简介

(共45张PPT)
课标要求　1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解碳、硅及其重要化合物的主要性
质，认识其在生产生活中的应用和对生态环境的影响。
2.结合实例认识碳、硅及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、
实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点一 碳族元素　碳及其化合物
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、无定形碳、足球烯等，它们互为　 。
2.金刚石、石墨、C60的性质及用途
物质 金刚石 石墨 C60
晶体
类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体
物理
性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度　 　，
　 　导电 熔点低，不导电
主要
用途 钻石制作、切割工具、钻探机的钻头等 作电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域
ns2np2
p
同素异形体
小
能
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)自然界中CO2的循环
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====　 　。　
Ca(HCO3)2
考向1　碳单质的性质及用途
1.如图所示为金刚石、石墨和C60的结构模型(图中小球代表碳原子)。下列说法不正确的是(　 　)
A.三种物质互为同素异形体
B.三种物质分别与氧气完全反应，
得到的产物相同
C.三种物质的组成元素相同，物质的性质完全相同
D.在特定的条件下，石墨可转化为金刚石，该转化属于化学变化
【解析】 金刚石、石墨和C60虽然都由碳元素组成，但其结构不同，故其性质不同，C错误。
C
2.杭州亚运会火炬名为“薪火”，主火炬以甲醇作为燃料，在亚运史上首次实现废碳再生、循环内零碳排放，绿色甲醇生态示意图如图所示。为了让火焰看上去更加美观，科研团队在甲醇中加入少量特制的钙盐和钠盐，保障火焰产生明黄带红的颜色。
考向2　CO2的循环与“碳中和”
下列关于绿色甲醇生态示意图的说法不正确的是(　 　)
A.太阳能、风能属于可再生能源
B.工业上可用氨水捕获烟气中的CO2
C.CO2转换为甲醇的反应中CO2作还原剂
D.甲醇的生态循环有利于实现“碳中和”
【解析】 CO2转换为甲醇，C的化合价降低，反应中CO2作氧化剂，C错误。
C
D
考点二 硅及其重要化合物
1.硅单质
Si＋2NaOH＋H2O====Na2SiO3＋2H2↑
Si＋4HF====SiF4↑＋2H2↑
学以致用
D
2.二氧化硅
3.硅酸(H2SiO3)
4.硅酸盐(以Na2SiO3为例)
(1)性质(写出离子方程式)
硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
①与盐酸反应：　 　；
②与CO2(少量)水溶液反应：　 　。
(2)用途
用作黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃。(　 　)
(2)NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用玻璃瓶盛放。(　 　)
(3)晶体Si的熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。(　 　)
(4)Si是半导体材料，可用作太阳能电池。(　 　)
(5)SiO2与NaOH溶液、氢氟酸都可反应，所以SiO2是两性氧化物。(　 　)
学以致用
√
×
×
√
×
考向1　硅及其化合物的性质
1.下列关于硅的说法不正确的是(　 　)
A.硅是非金属元素，它的单质是灰黑色、有金属光泽的固体
B.硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C.硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应
D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应
【解析】 硅常温下能和HF溶液、氢氧化钠溶液反应，C错误。
C
2.(2025·宁波十校联考)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：Ⅰ.粗SiHCl3(沸点31.8 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃)和HCl(沸点－84.7 ℃)。
Ⅱ.SiHCl3能与水剧烈反应，且在空气中易自燃。
考向2　硅及其化合物的转化关系
A
C
考点三 无机非金属材料
1.传统硅酸盐材料
硅酸盐材料 水泥 普通玻璃 陶瓷
生产原料 　 　 　 　 黏土
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
玻璃生产中的两个重要反应：　 　；
　 　。
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英砂
2.新型无机非金属材料
(1)硅和二氧化硅
(2)新型陶瓷：高温结构陶瓷(碳化硅、氮化硅)；压电陶瓷(钛酸盐和锆酸盐)；透明陶瓷(氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙)；超导陶瓷等。
(3)碳纳米材料
材料 结构及性能 主要用途
富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中C60是富勒烯的代表物 —
碳纳
米管 可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度 光电器件、超级电容器、电池和复合材料等
考向1　传统无机非金属材料
1.活字印刷术极大地促进了世界文化的交流，推动了人类文明的进步。下列“活字”字坯的主要成分为硅酸盐的是(　 　)

A.泥活字 B.木活字 C.铜活字 D.铅活字
【解析】 泥活字的主要材料是粘土，粘土的主要成分是硅酸盐，A正确；木活字主要成分是纤维素，B错误；铜活字是铜合金，主要成分是铜，C错误；铅活字主要成分是铅，D错误。
A
2.“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，描绘了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
【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普通玻璃的原料，制水泥的原料是黏土和石灰石，B错误，沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D错误。
C
3.下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(　 　)
A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差
C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同
【解析】 新型无机非金属材料不但克服了传统无机非金属材料的缺点，还具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、强度高、密度小等优点，B错误。
考向2　新型无机非金属材料
B
A
进阶高考
B
2.(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】 青花瓷的青蓝色是由于使用了含有氧化钴的“青料”绘制而成，与单质钴无直接关系，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；青花瓷是一种釉面瓷，其材质属于无机非金属材料，主要成分为铝硅酸盐，C正确；青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，且Fe2O3呈红棕色，D错误。
C
B
课时作业
答案速对
第五章 第20讲 碳及其化合物　无机非金属材料
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B D B A A A A B
题号 9 10
答案 D 见答案
1.(人教版必修二 P25 T3改编)氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2反应生成SiF4和H2O。下列有关说法不正确的是(　 　)
A.氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃的原理为SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O
B.稀硫酸的酸性强于氢氟酸，故可用稀硫酸代替氢氟酸溶蚀玻璃中SiO2
C.实验室盛放碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O
D.Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可用作黏合剂和防火剂
【解析】 SiO2只与氢氟酸反应，不与稀硫酸反应，B错误。
B
2.碳量子点是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料，直径低于10 nm。碳量子点通常是由无定型和晶态的碳核组成，在碳核表面含有多个不同的含氧官能团，例如羟基、羧基等。下列说法不正确的是(　 　)
A.由碳量子点形成的溶液具有丁达尔效应 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，由碳量子点形成的溶液属于胶体，胶体具有丁达尔效应，A正确；碳量子点通常是由无定型和晶态的碳核组成，其直径比碳原子大，B正确；碳量子点表面上存在多个羟基、羧基等亲水性的官能团，故碳量子点在水中具有优异的溶解性，C正确；碳量子点通常是由无定型和晶态的碳核组成，在碳核表面含有不同的含氧官能团，例如羟基、羧基等，不是碳单质，与金刚石不属于同素异形体，D错误。
D
3.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。下列说法不正确的是(　 　)
A.此反应不能在玻璃容器中进行
B.由此反应可判断HF是强酸
C.氧化性：HNO3＞H2SiF6
D.标准状况下，生成1.12 L H2时，转移电子的物质的量为0.2 mol
【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HF是强酸，HF是弱酸，B错误；氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，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 mol)时，转移电子的物质的量为0.2 mol，D正确。
B
4.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。下列说法不正确的是(　 　)
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，由黏土经高温烧结而成
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，由黏土经高温烧结而成，B正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要化学成分是硅酸盐，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。
A
5.H2SO4－SiO2法生产多晶硅的流程如图所示。下列说法不正确的是(　 　)
A.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4
B.合成1的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C.合成2的反应为SiF4＋NaAlH4====SiH4＋NaAlF4
D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物
【解析】 SiO2不溶于H2SO4，SiO2溶于氢氟酸，A错误；合成1的反应为Na＋Al＋2H2 ===NaAlH4，Na、Al的化合价升高，H2中氢元素的化合价降低，Na、Al是还原剂，H2是氧化剂，则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Si的化合价降低，发生还原反应，生成的多晶硅为还原产物，D正确。
A
A
7.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图所示为用稻壳灰(SiO2：65%~70%、C：30%~35%)制取水玻璃的工艺流程：
下列说法正确的是(　 　)
A.原材料稻壳灰价格低廉，且副产品
活性炭有较高的经济价值
B.操作A与操作B完全相同
C.该流程中硅元素的化合价发生改变
D.反应器中发生的反应为氧化还原反应
【解析】 操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；二氧化硅中硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，C错误；反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH====Na2SiO3＋H2O，此反应没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，D错误。
A
8.(2025·浙江强基联盟联考)硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来确定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)＋6H2O ====CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法不正确的是(　 　)
A.当硅胶变粉红色说明硅胶失效了
B.SiO2是酸性氧化物，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，与硅羟基形成了过多
氢键从而失去吸附力
【解析】 由题中信息可知，硅胶吸水后，会生成CoCl2·6H2O(粉红色)，故当硅胶变粉红色说明硅胶失效了，A正确；二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误；由硅胶结构可知，硅胶用作干燥剂，是通过硅羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到大量的水分子时，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力，D正确。
B
D
【解析】 根据题给反应Ⅰ、Ⅱ的化学方程式和原子守恒可得，X为H2，Y为H2，X、Y为同一种物质，A正确；元素的非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：N＞Si，则简单氢化物的稳定性：NH3＞SiH4，B正确；根据图示可知，流程中的反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于氧化还原反应，反应Ⅳ为非氧化还原反应，C正确；由反应Ⅳ的化学方程式：Mg2Si＋4NH4Cl====SiH4↑＋4NH3↑＋2MgCl2可知，SiH4、NH3两种气体在常温、常压下体积比为1∶4，D错误。
10.氮化硅(Si3N4)具有高强度、低密度、耐高温的特性，有“结构陶瓷之王”的美称。科研人员采用氨解法制备氮化硅。
Ⅰ.制备流程：SiCl4(l) Si(NH)2(s) Si3N4(s)
已知：①SiCl4在潮湿的空气中极易水解；Si(NH)2遇水生成二氧化硅和氨，不稳定易被氧化；
②NH3沸点－33.5 ℃，熔点－77.75 ℃，800 ℃以上会分解；正己烷(作反应溶剂)沸点69 ℃，熔点－95 ℃。
Ⅱ.实验装置如图：
氮化硅前驱体的制备：
氮化硅的制备：
(1)仪器X的名称是　 　。
(2)完善虚线框内的装置顺序：　 　→　 　→　 　→D
(3)写出流程(Ⅱ)中生成Si3N4的化学方程式：　 　。
(4)下列说法正确的是　 　。
A.仪器X的主要作用为冷凝回流
B.已知NH4Cl可溶于液氨，采用液氨多次洗涤Si(NH)2的方法可去除杂质NH4Cl
C.装置D可选用冰水混合物作冷却剂
D.F中所装的液体为浓硫酸，装置D中有一处需要改进
【解析】 仪器X的主要作用为冷凝回流，A正确；NH4Cl可溶于液氨，因此可采用液氨多次洗涤Si(NH)2的方法去除杂质NH4Cl，B正确；冰水混合物的温度无法达到－40 ℃，C错误；F中所装的液体为浓硫酸，目的是吸收氨气，防止空气污染，装置D球形冷凝管上方需要连接干燥管，以防止空气中水蒸气进入三颈烧瓶，使SiCl4水解，D正确。
球形冷凝管
C
B
A
ABD
少部分吸附在
Si(NH)2表面的正己烷在Si(NH)2热解缩聚过程中夹杂在其中，最后随着高温加热转变为
C杂质
3.55(a－b)×10－2

展开更多......

收起↑