碳、硅及無機非金屬材料
考向1 碳及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用
考向2 二氧化碳的綜合利用
考向3 硅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用
考向4 硅的工業(yè)制法
考向2 新型無機非金屬材料
知識點1 碳及其重要化合物
(1)存在形式：有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為____________。
(2)主要化學(xué)性質(zhì)——還原性
2.CO、CO2的性質(zhì)對比
Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O
1.硅元素在自然界的存在形式
知識點2 硅及其重要化合物
在自然界中只有 ，無游離態(tài)，主要以 和 的形式存在。
硅單質(zhì)灰黑色固體，有 光澤，脆，熔點 ，硬度 。
化學(xué)性質(zhì)不活潑（常溫只與F2、HF、強堿反應(yīng)）
Si + 2F2 = SiF4
Si + 4HF = SiF4 ↑ + 2H2↑
Si + 2NaOH = Na2SiO3 + H2↑
工業(yè)上用焦炭在電爐中還原SiO2得到含有少量雜質(zhì)的粗硅
良好的半導(dǎo)體材料、太陽能電池、芯片
普通的沙：細(xì)小的石英晶體
水晶：純石英，無色透明晶體
溶于水，熔點 ，硬度 。
（1）酸性氧化物（不溶于水，不和水反應(yīng)）
SiO2 + 4HF = SiF4↑+2H2O
光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件
溶于水，白色膠狀固體。
（1）酸性：弱酸，酸性比碳酸H2CO3 。
Na2SiO3+H2O+CO2 = Na2CO3+H2SiO3↓
可由可溶性硅酸鹽與鹽酸等其他酸反應(yīng)制備：
Na2SiO3+2HCl = 2NaCl+H2SiO3↓
催化劑的載體，食品、藥品的干燥劑
考向1 碳及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用
【例1】新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國際熱點課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A.石墨烯是一種新型化合物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異形體D.氧化石墨烯具有一定的親水性
氧化石墨烯因為還含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體
由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和羧基等親水基團，所以它具有一定的親水性
【變式訓(xùn)練】中國力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說法不正確的是( )
【例2】利用N(C2H5)3捕獲CO2并在納米金催化劑作用下在較低溫度下轉(zhuǎn)化為甲酸，為實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”提供了新路徑，轉(zhuǎn)化過程如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)
考向2 二氧化碳的綜合利用
N(C2H5)3有堿性，可與氯化氫反應(yīng)生成鹽N(C2H5)3?HCl
CO2加氫合成甲酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2 +H2 HCOOH，原子利用率為100%，符合綠色化學(xué)思想
反應(yīng)中碳元素化合價由+4降低為+2,1mlCO2完全轉(zhuǎn)化為甲酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA
催化劑通過降低反應(yīng)活化能提高反應(yīng)速率，納米金催化劑降低了反應(yīng)的活化能
【變式訓(xùn)練】科技的進(jìn)步為二氧化碳資源化利用提供了廣闊的前景。下列說法錯誤的是( )。
【例3】(2024?河南省許昌市檢測)二氧化硅又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料，部分轉(zhuǎn)化過程如圖所示。
回答下面問題：
(1)可用于制作計算機芯片和太陽能電池的是___(填化學(xué)式，下同)，光導(dǎo)纖維的主要成分是_____。
(2)工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。
(3)工業(yè)上可利用水玻璃和鹽酸反應(yīng)制備硅酸凝膠，進(jìn)一步脫水處理可得到硅膠，寫出水玻璃和鹽酸反應(yīng)的離子方程式：_____________________________。
將二氧化碳?xì)怏w通入硅酸鈉溶液中產(chǎn)生硅酸沉淀
【例4】(2024?高一下·湖北省武漢市期中)工業(yè)制備高純硅的主要過程如圖所示：
,已知石英晶體部分結(jié)構(gòu)如圖。下列說法錯誤的是( )
制備粗硅的反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)，不能體現(xiàn)了C元素的非金屬性比Si強
二氧化硅是由硅原子和氧原子構(gòu)成的，不存在分子，因此石英晶體中不存在SiO2分子
高溫下水蒸氣能和焦炭反應(yīng)，氫氣和氧氣容易發(fā)生爆炸，所以原料氣HCl和H2應(yīng)充分去除水和氧氣
流程中第二步反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，第三步反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫，因此HCl和H2可以循環(huán)使用
硅酸鹽、新型無機非金屬材料
知識點1 硅酸鹽材料
1、定義：硅酸鹽是由_ ___、__ __與其他化學(xué)元素結(jié)合而成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。
（1）白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱________。有黏性，水溶液顯____性。
（3）用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。
3.硅酸鹽組成的表示方法 通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成。
知識點2 傳統(tǒng)無機非金屬材料
1.傳統(tǒng)無機非金屬材料，如______、______、______等硅酸鹽材料。
2.常見硅酸鹽材料比較
知識點3 新型無機非金屬材料
水泥、玻璃與陶瓷是三大傳統(tǒng)無機非金屬材料；碳化硅、氮化硅等是新型無機非金屬材料。
【例1】(2024?江西省部分學(xué)校高三二輪復(fù)習(xí)聯(lián)考驗收)“挖掘文物價值，講好中國故事”。下列文物中主要成分屬于硅酸鹽的是( )
A.戰(zhàn)國透雕龍鳳紋銅鋪首
B.元代青花釉里紅開光貼花蓋罐
【變式訓(xùn)練】“嫦娥五號”帶回了月壤樣品，將月壤進(jìn)行20倍放大后能明顯看到褐色的玻璃狀物質(zhì)。下列有關(guān)玻璃的說法中正確的是( )。
A.普通玻璃的原料是燒堿、石英砂、石灰石B.普通玻璃和石英玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品
D.普通玻璃用于鑲嵌建筑物的門窗、墻面，但其不具有保溫和防輻射等特征
【例2】(2024·天津河北市一模)氮化硅（Si3N4）因其在高溫和高頻條件下的優(yōu)異性能，成為現(xiàn)代微電子領(lǐng)域的重要材料。工業(yè)上用石英砂和原料氣(含N2和少量O2) 制備Si3N4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的單質(zhì)及化合物；常溫下Si3N4除與氫氟酸反應(yīng)外不與其他酸反應(yīng))，下列敘述不正確的是( )
C.“操作X”可將原料氣通過灼熱的銅粉D.“稀酸Y”可選用稀硝酸
“高溫氮化”反應(yīng)為硅與氮氣反應(yīng)生成Si3N4
原料氣可以為空氣，通過灼熱的銅粉除去氧氣得到氮氣，故“操作X”為原料氣通過灼熱的銅粉
酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的單質(zhì)及化合物，F(xiàn)e、Cu的單質(zhì)及化合物可以與稀硝酸反應(yīng)而溶解，而Si3N4與稀硝酸不反應(yīng)，故“稀酸Y”可選用稀硝酸
【變式訓(xùn)練】(2024?河南省濮陽市第三次聯(lián)考)氮化硅常用于制造耐高溫管、切削工具。某小組以石英砂為原料制備氮化硅的微型流程如圖1所示：
下列敘述正確的是( )
【解析】A項，鎏金飾品是用金汞合金制成的金泥涂飾器物的表面，經(jīng)過烘烤，汞蒸發(fā)而金固結(jié)于器物上的一種傳統(tǒng)工藝，其中不含硅酸鹽，故A項不符合題意；B項，蒜頭紋銀盒中主要成分為金屬銀，其中不含硅酸鹽，故B項不符合題意；C項，廣彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸鹽產(chǎn)品燒制而成，其主要成分為硅酸鹽，故C項符合題意；D項，銅鍍金鐘座是銅和金等制得而成，其中不含硅酸鹽，故D項不符合題意；故選C。
【解析】A項，將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油并不能減少二氧化碳的排放量，達(dá)不到碳中和的目的，故A不符合題意； B項，大規(guī)模開采可燃冰做為新能源，會增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合題意；C項，通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染，不能減少二氧化碳的排放量，達(dá)不到碳中和的目的，故C不符合題意；D項，研發(fā)催化劑將二氧化碳還原為甲醇，可以減少二氧化碳的排放量，達(dá)到碳中和的目的，故D符合題意；故選D。
【解析】A項，氨水能與酸性氧化物二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨或碳酸氫銨，則用氨水捕集廢氣中的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為氮肥有利于大氣中二氧化碳的減少，故A不符合題意；B項，大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源可以減少化石能源的使用，從而減少二氧化碳?xì)怏w的排放，有利于大氣中二氧化碳的減少，故B不符合題意；C項，大力推廣使用干冰實現(xiàn)人工增雨，會增加大氣中二氧化碳的量，不利于大氣中二氧化碳的減少，故C符合題意；D項，通過植樹造林，利用光合作用吸收大氣中的二氧化碳有利于大氣中二氧化碳的減少，故D不符合題意；故選C。
當(dāng)管式爐中沒有固體剩余時
C、D之間沒有干燥裝置，沒有處理氫氣的裝置

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