第21讲　无机非金属材料、化学与可持续发展

1/1第21讲无机非金属材料、化学与可持续发展1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硅及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合实例认识硅及其化合物性质的多样性，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。3.能借助国家关于安全生产、环境保护、食品安全、药物开发等方面的法律法规分析与化学有关的社会热点问题。考点一无机非金属材料必备知识1.传统硅酸盐材料（1）比较水泥玻璃陶瓷生产原料主要设备陶瓷窑主要成分硅酸盐Na2SiO3、CaSiO3、SiO2含水的铝硅酸盐生产条件高温（2）玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。2.新型无机非金属材料（1）硅单质（2）二氧化硅（3）新型陶瓷材料类型主要特性示例用途高温结构陶瓷耐高温、抗氧化、耐磨蚀碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等烧结而成可用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化钛酸盐、锆酸盐可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等透明陶瓷优异的光学性能，耐高温，绝缘性好氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙可用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零—可用于电力、交通、医疗等领域（4）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。（5）特殊功能的含硅材料①碳化硅共价晶体，具有金刚石结构，可用作磨料。②含硅元素4％的硅钢具有导磁性。易错辨析（1）NaOH溶液、Na2CO3溶液不能用玻璃瓶盛放。（）（2）晶体Si的熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。（）（3）Si是半导体材料，可用作太阳能电池。（）（4）SiO2与NaOH溶液、氢氟酸都可反应，所以SiO2是两性氧化物。（）（5）碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作。（）（6）压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化。（）关键能力考向1传统无机非金属材料1.下列叙述正确的是（）A.水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙、分子筛都属于硅酸盐工业产品B.普通玻璃的主要成分为纯碱、石灰石、石英砂C.“古方言云母粗服，则著人肝肺不可去”中云母的主要成分为铝硅酸盐D.“良渚古城遗址”出土的良渚陶器制作原料是石灰石、纯碱和二氧化硅2.（2025·南昌外国语学校月考）江西陶瓷历史源远流长，既是万年陶器创烧地，又是千年瓷都所在地。下列有关陶瓷说法错误的是（）A.陶瓷烧制的过程为物理变化B.陶瓷属于无机非金属材料C.陶瓷稳定性较强且耐腐蚀D.传统陶瓷可用作绝缘材料考向2新型无机非金属材料3.碳纳米管可看做多层石墨烯无缝卷曲而成的直径为10～20nm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器、电池等4.近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是（）A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4B.航空航天太阳能电池翼所使用的“碳纤维”（由聚丙烯腈经碳化而成）与金刚石互为同位素C.碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承D.富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于新型无机非金属材料考点二化学品的合理使用必备知识1.化肥的合理施用合理施用化肥要考虑的因素土壤酸碱性作物营养状况化肥本身的性质不合理施肥的危害造成水体富营养化，产生等污染现象影响土壤的性和土壤结构2.农药的合理施用简单分类影响①破坏生态平衡；②造成土壤和作物的农药残留超标；③造成大气和水污染发展方向高效、低毒和低残留3.合理用药（1）药物按来源分类：可分为天然药物与合成药物。（2）常见药物——阿司匹林①制备原理＋＋CH3COOH②功能及不适症状：阿司匹林的化学名称为，具有作用。4.常见的食品添加剂类别功能品种着色剂改善食品色泽天然色素如红曲红等；合成色素如柠檬黄等增味剂增加食品鲜味味精等膨松剂使食品膨松或酥脆碳酸氢铵、碳酸氢钠凝固剂改善食品形态盐卤、葡萄糖酸-δ-内酯防腐剂防止食品腐败变质苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐抗氧化剂防止食品因氧化而变质抗坏血酸（维生素C）营养强化剂补充必要的营养成分碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌易错辨析（1）（2023·海南高考）规范使用防腐剂可以减缓食物变质速度，保持食品营养价值。（）（2）虽然药物能治病，但大部分药物有毒副作用。（）（3）多食用增味剂和营养强化剂对人体的健康有益。（）（4）在食品包装袋里加一小包还原铁粉是为了防止食品被氧化。（）（5）亚硝酸钠是一种食品防腐剂，有一定毒性和氧化性，如误食，可服用维生素C解毒。（）（6）（2023·全国甲卷）苯甲酸可作为食品防腐剂是由于其具有酸性。（）关键能力1.下列关于施用化肥、农药的描述中正确的是（）A.高温多雨时比较适合施用钾肥B.长期施用硫酸铵会造成土壤板结C.石灰硫黄合剂必须与硫酸混合后才能施用D.硝酸铵是一种高效氮肥，可直接施用2.药物是人类抵御疾病的重要武器之一。下列有关药物的说法不正确的是（）A.“胃得乐”（主要成分为碳酸镁）是一种抗酸药B.鸦片、吗啡、海洛因等这些物质属于毒品C.青霉素能抑制细菌细胞壁的生长，致使细菌因细胞破裂而死亡D.“阿司匹林”是一种重要的抗生素3.食品添加剂是指为改善食品的品质和色、香、味，以及防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或天然物质。下列说法错误的是（）A.天然的食品添加剂多数对人体无害，人工合成的食品添加剂需控制用量B.碳酸氢钠、碳酸氢铵等可以做馒头、面包等食品的膨松剂C.抗坏血酸（即维生素C）是水果罐头中常用的抗氧化剂D.用盐卤和豆浆作用制取豆腐，是利用了蛋白质胶体的丁达尔效应考点三环境保护与绿色化学必备知识1.常见环境污染及主要危害2.多角度全面理解绿色化学理念关键能力1.“绿色化学”也称作环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法。下列实验或叙述中不符合“绿色化学”理念的是（）A.用乙醇汽油代替普通汽油作汽车燃料B.工业合成氨时，氨分离后剩余的气体再利用C.制CuSO4时先将Cu氧化成CuO后再与稀硫酸反应D.通过化学方法去治理排放到环境中的废气、废渣、废液2.化学与人类生活、社会发展密切相关。下列说法不正确的是（）A.开发太阳能、水能、风能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料有利于节能减排、保护环境B.聚乳酸等高分子材料在微生物的作用下可降解为小分子，为消除“白色污染”带来了希望C.燃煤时加生石灰，可减少温室气体产生D.聚乙烯耐化学腐蚀，耐寒且无毒，可用于制作食品和药品的包装材料考教衔接2粗硅的制备与提纯（2025·云南高考7题）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是（）稻壳纳米SiO2MgO＋纳米SiMgCl2＋纳米SiA.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＋2MgSi＋2MgO高纯硅的制备工业上制备高纯硅，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。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷（SiHCl3），再经氢气还原得到高纯硅。其中涉及的主要化学反应为：SiO2＋2CSi＋2CO↑Si＋3HClSiHCl3＋H2SiHCl3＋H2Si＋3HCl拓展1：SiO2酸性氧化物的通性和特殊性及用途：如SiO2＋4HFSiF4↑＋2H2O等拓展2：SiO2与Si的性质用途比较，科技前沿中应用。拓展3：反应原理拓展与实验设计。1.（2023·湖北高考3题）工业制备高纯硅的主要过程如下：石英砂粗硅SiHCl3高纯硅下列说法错误的是（）A.制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑B.1molSi含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气D.生成SiHCl3的反应为熵减过程2.高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备：下列说法正确的是（）A.步骤①中X是CO2B.二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应D.SiHCl3易水解，遇水可生成H23.（2025·湖南株洲四校联考）制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3（沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应）与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略去），下列说法错误的是（）A.Ⅰ装置可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气B.装置Ⅱ中盛装的是浓硫酸、装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水C.实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管D.Ⅳ中发生反应的化学方程式：H2＋SiHCl3Si＋3HCl1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）（2025·湖北高考3题）室温下SiO2与碳不发生反应，高温下可生成Si和CO。（）（2）（2025·陕晋青宁高考3题）单晶硅熔点高，可用于制造芯片。（）（3）（2025·云南高考1题）岩彩壁画颜料所用贝壳粉，主要成分属于硅酸盐。（）（4）（2025·四川高考6题）CO2和SiO2晶体分别为分子晶体和共价晶体。（）（5）（2025·浙江6月选考5题）SiO2熔点高，可用于生产光导纤维。（）2.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）（2024·河北高考）透雕白玉璧主要成分是硅酸盐。（）（2）（2024·湖北高考）黏土高温烧结制陶瓷的过程中形成新的化学键。（）（3）（2024·新课标卷）大理石可用于制砚台，主要成分为硅酸盐。（）（4）（2024·全国甲卷）用氢氟酸刻蚀玻璃：SiO32－＋4F－＋6H＋SiF4↑＋3H2（5）（2024·浙江6月选考）制作水果罐头时加入抗氧化剂维生素C，可延长保质期。（）（6）（2024·浙江6月选考）石墨呈层状结构，层间以范德华力结合，因此石墨可用作润滑剂。（）3.（2025·河南高考1题）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（）4.（2