考点16 碳、硅及无机非金属材料-备战2025年高考化学一轮复习考点帮（江苏专用）

考点16 碳、硅及无机非金属材料 目 录 1 1．高考真题考点分布 1 2．命题规律及备考策略 1 考法01 碳族元素　碳 考法02 硅及其重要化合物 考法03 无机非金属材料 1.高考真题考点分布 考点内容 考题统计 碳及其化合物 2023•江苏卷，1，3分；2018·江苏卷，1，2分； 硅及其化合物 2022·江苏卷，6，3分；2022·江苏卷，7，3分；2020·江苏卷，8，2分；2018·江苏卷，3，2分；2017·江苏卷，3，2分； 无机非金属材料 —— 2.命题规律及备考策略 【命题规律】 从近多年江苏高考试题来看，试题以选择题为主，考查碳、硅及其化合物的结构、性质及应用等知识，题目难度一般较小。主要集中在考查硅的工业制备、二氧化硅的结构和性质等，硅酸盐及材料均没有涉及。 【备考策略】 1．能够从物质所属类型、晶体结构、化合价等多角度、多层次分析碳、硅元素单质及其化合物； 2．领会“碳中和”，强化碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，理论与实际相结合。 【命题预测】 预计2025年，二氧化碳、硅、二氧化硅的性质和用途仍是高考命题的热点，硅酸盐及材料可能会有所增加。能够理论联系实际、运用化学理论解决实际问题的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识。 考法01 碳族元素　碳 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，其价电子排布式为________。 (2)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为________________。 2．金刚石、石墨、C60的物理性质 金刚石 石墨 C60 晶体类型 ________晶体 ________晶体 ________晶体 物理性质 熔点______，硬度______，_____导电 熔点______，硬度______，______导电 熔点_____，______导电 主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 3.碳及其氧化物 (1)C ①与O2反应 O2充足：________________________________________。 O2不足：________________________________________。 ②与氧化物反应 在高温下还原氧化铁：________________________________。 与炽热的水蒸气反应：________________________________。 ③与酸反应 在加热条件下与浓硫酸反应：________________________________。 在加热条件下与浓硝酸反应：________________________________________。 (2)CO ①物理性质：无色无味气体，难溶于水。 ②化学性质 在O2中点燃：________________________________。 在高温下还原氧化铁：________________________________________。 (3)CO2 ①物理性质：无色无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。 ②化学性质 向氢氧化钙溶液中通入少量CO2：________________________________________。 向氢氧化钙溶液中通入过量CO2：________________________________________。 4．碳酸的酸式盐和正盐的比较 (1)在水中的溶解性 ①含K＋、Na＋、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐________溶于水。 ②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度________其酸式盐溶解度，如溶解度：Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度________其酸式盐溶解度，如溶解度：Na2CO3________NaHCO3。 (2)热稳定性 一般来说，热稳定性顺序为正盐_____酸式盐_____碳酸，如稳定性：Na2CO3_____NaHCO3_____H2CO3。可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。 (3)水溶液酸碱性 物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH________其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液_____NaHCO3溶液。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)碳的各种单质互称为碳的同素异形体( ) (2)碳在氧气中充分燃料是放热反应，而不充分燃烧是吸热反应( ) (3)金刚石、石墨、C60都是由碳原元素组成的单质( ) (4)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼( ) (5)二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性( ) (6)低碳环保中的“碳”是指二氧化碳( ) (7)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(×) (8)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨(×) (9)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(×) (10)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体(√) 考向01 考查碳及其化合物性质 【例1】中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的是( ) A．金刚石和石墨是碳的两种不同的单质，二者互称同素异形体 B．在100KPa时，1mol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，故金刚石比石墨稳定 C．考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素146C中，中子数为8 D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键 考向2 碳及其化合物实验 【例2】某混合气体可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成，为确定其组成，在老师的指导下，化学实验小组的同学对该混合气体的组成进行了如图的探究实验： 【查阅资料】　脱氧剂(还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气)。 【实验设计】　用如图所示的装置进行实验(已略去夹持装置)。 【实验步骤】　①检查装置气密性；②先通入一定量的氮气之后；③再通入该混合气体，点燃酒精灯。 【实验现象】　步骤③实验过程中，A装置中无明显现象，B和F装置均出现白色沉淀，E装置中黑色粉末变成了红色。 (1)【实验结论】　该混合气体由________组成。 【实验反思】 (2)B、C装置的作用分别是______、__________。 (3)步骤②先通入一定量氮气的目的是______________________________。 (4)E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为_______________________________。 (5)F中需要处理的尾气主要成分是________，具体处理方法可以是____________。 【对点01】“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中促进碳中和最直接有效的是( ) A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源 C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发新型催化剂促使CO2转化为甲醇 【对点02】中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法错误的是( ) A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2 B．环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶 C．反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质 D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2 【对点03】部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( ) A．固态p可做制冷剂用于人工降雨 B．p转化为r可通过化合反应来实现 C．m转化为n或o的反应均释放能量 D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力 考法02 硅及其重要化合物 1．硅的存在 自然界中硅元素仅有________，在地壳中含量仅次于______，主要以________和________的形式存在。 2．硅单质 (1)常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟、氢氟酸、碱反应。 反应的化学方程式分别为 与F2：________________________________； 与HF：________________________________； 与NaOH：________________________________________。 (2)在加热的条件下可以与氧气、氯气等反应。 (3)粗硅的制取：________________________________________。 (4)硅单质的用途 ①良好的半导体材料；②硅太阳能电池；③计算机芯片。 3．二氧化硅 (1)结构：SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为________体(如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的网状结构(如下图乙所示)。每个硅原子与______个氧原子相连，而每个氧原子与______个硅原子相连，故SiO2晶体中Si和O的比例为________。 (2)物理性质：硬度________，熔、沸点________，常温下为固体，不溶于水。 (3)化学性质 SiO2为________________，是硅酸的酸酐。 ①SiO2可以与碱反应，生成硅酸盐，如与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为________________________。 ②在高温条件下可以与碳酸盐反应，如与碳酸钙反应的化学方程式为________________________。 ③在高温条件下，能够与碱性氧化物反应，如与氧化钙反应的化学方程式为________________________。 ④常温下与氢氟酸反应的化学方程式为________________，可用于刻蚀玻璃。 (4)用途：________________、光学仪器、电子部件。 4．硅酸(H2SiO3) 5．硅酸盐 (1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称________，溶液呈碱性，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 (3)硅酸盐写成氧化物形式的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。 如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示为________________________。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2(　　)　 (2)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　)　 (3)硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂(正) (4)向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶(√) (5)石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能(　　)　 (6)硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体(　　)　 (7)用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化(　　)　 (8)工业上制取粗硅的反应是SiO2＋CSi＋CO2↑(　　) (9)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(　　)　 (10)因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强(　　)　 考向1 硅和二氧化硅的性质 【例1】(2024·江苏省无锡一模)高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4mol电子 C．步骤③中的反应为氧化还原反应 D．高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 【思维建模】 (1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。 (2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。 (4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 (5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。 考向2 硅的工业制备 【例2】近日，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”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图： 制造原理：2Mg +SiO22MgO+Si 除杂原理：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，MgO+2HCl=MgCl2+H2O 下列说法中正确的是( ) A．操作1、操作2均为过滤 B．均含有共价键，等质量的二者分子数之比为8：15 C．点燃石英砂和镁粉的混合物发生的副反应为2 Mg +SiMg2Si D．当有2mol电子转移时，能生成14 g Si 【对点01】(2024•江苏省无锡市江阴市联考)下列有关物质的用途的说法不正确的是( ) A．SiO2可用于制造光导纤维，Si可用于制造计算机芯片 B．天然水晶属于硅酸盐产品 C．石英砂、纯碱和石灰石可用于制造普通玻璃 D．浓溶液可用于刻蚀玻璃 【对点02】我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( ) A． 晶体硅的结构与金刚石类似 B． 晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C． 晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵 D． 晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电 【对点03】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下图所示(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H2SO4、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：SiHCl3+H2Si+3HCl 【对点04】高纯度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”。可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子 C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3 【名师提醒】 在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点 (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ (2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 (3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2SiCl4 (4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl (5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl (6)SiO2＋2Mg2MgO＋Si (7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl (8)SiH4在空气中易自燃：SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 考法03 无机非金属材料 1.传统无机非金属材料 (1)常见硅酸盐材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 ________、黏土 ________、________、石英砂 ________ 主要设备 ________________窑 ________窑 ________窑 (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 类别 主要特性 典型示例 主要用途 半导体材料 通信容量大、抗干扰性能好 芯片、光导纤维、硅太阳能电池 计算机、家用电器、光伏电站、通信设备等 电学材料 高强度、优良的电学性能 富勒烯、碳纳米管、石墨烯 复合材料、电池、传感器、光电器件、超级电容器等 新 型 陶 瓷 高温结 构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 碳化硅、氮化硅陶瓷 用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 超导陶瓷 具有超导性 Y－Ba－Cu－O系超导陶瓷 用于电力、交通、医疗等领域 透明陶瓷 具有光学特性、耐高温、绝缘性好 氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷 用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等 压电陶瓷 能实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐和锆酸盐等 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨、人造关节等 3.传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要 特性 ①抗腐蚀、耐高温； ②质脆、经不起热冲击 ①高强度、硬度，耐高温； ②具有电学特性； ③具有光学特性； ④具有生物功能 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)工业生产水泥和玻璃均用到石灰石( ) (2)氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷均为新型无机非金属材料( ) (3)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同( ) (4)玻璃是一种晶体，有较高的熔点( ) (5)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( ) (6)玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料( ) (7)氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4( ) (8)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( ) (9)光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2( ) (10)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品( ) 考向1 传统无机非金属材料 【例1】(2024·江苏省南通市二模)下列中国古代文物中，主要由硅酸盐材料制成的是( ) A．青花碗 B．铜奔马 C．纱禅衣 D．竹简牍 考向2 新型无机非金属材料 【例2】(2024·江苏省南京市二模)碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是(　　) A．纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B．碳纳米管拥有极高的熔点 C．纳米管是一种新型有机纳米材料 D．纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 【对点01】 中华文化源远流长、博大精深，云南省馆藏文物是中华文化的重要代表。下列文物主要是由硅酸盐材料制成的是( ) 文物 战国牛虎铜案 溪山行旅图 西汉滇王编钟 新石器时代鸡形陶壶 选项 A B C D 【对点02】《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是( ) A．粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 B．“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化 C．沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐 D．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 【对点03】 (2024·江苏省南通市名校联盟高三学业质量联合监测)材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。下列有关相关物质的材料的说法，正确的一项是( ) A．石墨烯和石墨炔都是新型的有机高分子材料 B．太阳能电池板的核心材料是晶体硅，属于无机非金属材料 C．“特氟龙”的主要成分聚四氟乙烯的单体属于烃类 D．高压电线的制造主要使用金属铝而不使用铜的原因是铝的导电性更好且密度更低 【对点04】化学与社会发展和人类进步息息相关。下列说法不正确的是( ) A．华为Mate60pro系列“争气机”的芯片材料主要为晶体硅 B．用机械剥离法从石墨中分离出的石墨烯能导电，石墨烯与金刚石互为同素异形体 C．国产飞机C919用到的氨化硅陶瓷是新型无机非金属材料 D．“神舟十七号”飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子 题型一 碳及其化合物 1．下列有关碳及其化合物的说法正确的是(　　) A．CO2不是导致温室效应的主要气体 B．CO和CO2组成元素相同，所以他们的化学性质相同 C．金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D．在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 2．科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　) A．CO2是自然界碳循环中的重要物质 B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原 C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料 D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料 3．如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是( ) A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 题型二 硅及其化合物 4．(2024·江苏省苏州市高一期中)我国努力发展芯片产业，推进科技自立自强。制造芯片所用的单晶硅属于( ) A．单质 B．盐 C．氧化物 D．混合物 5．(2024·江苏省扬州市高三期中)芯片是人类智慧的结晶。晶体硅广泛用于制造芯片，Si暴露在空气中表面会形成SiO2薄膜。下列说法不正确的是( ) A．Si晶体属于单质 B．SiO2属于氧化物 C．Si晶体属于共价晶体 D．SiO2属于半导体 6．“四面天成体，硅酸不二盐。合分催化易，贵贱识瑕难。粉碎出新质，熔融弃旧观。单晶福四海，共价造人间。”有关这首五律诗的化学知识解读错误的是 A．硅酸盐主要以正盐形式存在 B．硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体 C．硅晶体用于制作光导纤维 D．大多数硅酸盐具有耐高温、耐腐蚀的特点 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。如图是用稻壳灰(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 题型三 无机非金属材料 8．中华民族在五千年悠久的历史长河中，创造了无数灿烂的文化。随着生产力的发展和人们审美意识的不断提高，物品的制作也有一个不断进步和发展的过程。下列物品主要由硅酸盐材料制成的是 物品 选项 A．汉代龙形玉觿 B．明金凤冠装饰品 C．清鎏金铜冠顶 D．民国花纹老银簪 9．中华文化源远流长、博大精深。下列文物主要是由硅酸盐类材料构成的是 文物          河北省博物馆中的长信宫灯 西周玉鹿 明代象牙雕寿星 战国青瓷罐 选项 A B C D 10．“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 11．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 12．我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是( ) A．CO2是引起酸雨的主要物质之一 B．整个过程中，只有CO2可循环利用 C．能源消耗低是该技术的一大优点 D．该生产过程中，没有涉及到氧化还原反应 13．(2024·江苏省南京市高三期末)用CO2传感器可检测溶液中CO2的含量，下图是用电磁搅拌加热器加热饱和NaHCO3溶液的实验中，得到的CO2含量随温度变化曲线。已知：该电磁搅拌加热器的温度最高可达65℃。下列有关叙述正确的是( ) A．NaHCO3的热稳定性小于碳酸钠 B．温度越高，CO2溶解度越大 C．加热饱和碳酸氢钠溶液过程中会析出沉淀 D．a～b阶段，主要反应是碳酸氢钠受热分解 14．(2024·江苏省南通市名校联盟高三适应性测试)沸石是一类分子架构奇特的含水矿物的总称。其中的天然沸石是一类含水铝硅酸盐晶体的总称，它们会因释放水而呈沸腾状，故而得名沸石，又称分子筛(严格说，沸石和分子筛两个术语的内涵是不同的，但经常被不加区别地混用)。它们往往具有复杂的结构，可以灵活地吸水和脱水。以下给出了几种沸石的结构图： 其中一种A型沸石的分子式可表示为。用氢氧化钠、铝酸钠和偏硅酸钠在室温下混合后在99℃结晶，110℃干燥即可得到A型沸石。下列说法不正确的是( ) A．沸石具有广泛的用途，可作为吸附剂、干燥剂、催化剂等，并可用于防止溶液暴沸 B．相比较一些传统干燥剂如P2O5等，沸石具备优异的再生性能，可反复使用 C．用氢氧化钠、铝酸钾和偏硅酸钠在室温下混合后在99℃结晶，110℃干燥一定可以得到纯净的A型沸石 D．由上图给出的沸石笼孔道的结构示意可以推测分子筛的得名可能来源于沸石具有“只要客体分子能够通过连接沸石笼的孔道，就可以进出沸石”的特殊性质 15．(2024•江苏省南京市期中)地球上既有辽阔的海洋也有浩瀚的沙漠。 (1)“从沙滩到用户”的关键第一步反应是利用石英砂可以制备粗硅，其反应的方程式为 ； (2)下图的实验装置中，在试管C中观察到凝胶状的白色沉淀。反应的化学方程式为 。 装置A中发生反应的离子方程式 。有同学依据以上实验得出以下一些结论，其中正确的是 (填序号)。 A．物质的酸性： B．元素的非金属性：Cl>C>Si C．试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl D．在试管B中发生反应的离子方程式为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑ (3)硅酸钠溶液是一种粘稠的液体，这与硅酸根离子的长键结构有关： 在硅酸根离子中每个Si原子都与四个O原子相连形成四面体，人们常称之为“硅氧四面体”，硅氧四面体通过共用O原子可以彼此相连形成长链。 俯视为简化为连成长链 用激光笔照射Na2SiO3溶液，发现有丁达尔现象。依据胶体微粒大小对其中所含原子数的估算，胶体微粒中大约会含有个原子。假设硅酸钠溶液中硅酸根离子含有1000个原子，那么在硅酸根离子的长链中，包含有 个硅氧四面体的结构单元。 16．芯片是国家科技的心脏。在硅及其化合物上进行蚀刻是芯片制造中非常重要的环节。三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)是常见的蚀刻剂。 (1)高纯三氟化氮对二氧化硅具有优异的蚀刻速率和选择性。 ①二氧化硅的晶胞结构如图所示，二氧化硅晶体中硅原子周围最近的硅原子有_______个。 ②工业上常采用F2直接氟化尿素［CO(NH2)2]的方法生产NF3。得到的NF3中常含有少量CF4。常温下，三种物质在水中的溶解性大小顺序为：CF4<NF3<NH3，原因是_______。 (2)四氟化碳的一种蚀刻机理是：CF4在等离子体的条件下产生活性自由基(▪F)，该自由基易与硅及其化合物中的硅原子结合生成SiF4气体从而达到蚀刻目的。用CF4(g)进行蚀刻时常与氧气混合，当混合气体的流速分别为80mL·min-1和100mL·min-1时，蚀刻速率随混合气体中O2和CF4体积之比［V(O2)/V(CF4)]的变化如图所示。 ①a点蚀刻速率比b点快的原因是_______。 ②蚀刻速率随V(O2)/V(CF4)先升高后降低的原因是_______。 (3)NF3是一种强温室气体，消除大气中的 NF3对于环境保护具有重要意义。国内某科研团队研究了利用氢自由基(·H)的脱氟反应实现NF3的降解。降解生成·NF2和HF的两种反应历程如图所示。其中直接抽提反应是降解的主要历程，原因是_______。 1．(2023•江苏卷，1，3分)我国提出2060年实现碳中和的目标，体现了大国担当。碳中和中的碳是指( ) A．碳原子 B．二氧化碳 C．碳元素 D．含碳物质 2．(2022·江苏卷，6，3分)周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-l)，是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成H2SiF6 (H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF62-)；1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅—锗；下列化学反应表示正确的是( ) A．SiO2与HF溶液反应：SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O B．高温下H2还原GeS2：GeS2+2H2=Ge+2H2S C．铅蓄电池放电时的正极反应：Pb+SO42--2e-=PbSO4 D．甲烷的燃烧：CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝890.3kJ·mol−1 3．(2022·江苏卷，7，3分)我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的冶炼、加工技术，制造出许多精美的青铜器；Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛用作颜料，下列物质性质与用途具有对应关系的是( ) A．石墨能导电，可用作润滑剂 B．单晶硅熔点高，可用作半导体材料 C．青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑 D．含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料 4．(2020·江苏卷，8，2分)反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是( ) A．该反应 、 B．该反应的平衡常数 C．高温下反应每生成1 mol Si需消耗 D．用E表示键能，该反应 5．(2018·江苏卷，1，2分)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是( ) A． 光合作用 B． 自然降雨 C． 化石燃料的燃烧 D． 碳酸盐的沉积 6．(2018·江苏卷，3，2分)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( ) A． NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂 B． SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维 C． Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料 D． CaO能与水反应，可用作食品干燥剂 7．(2017·江苏卷，3，2分)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A． Na2O2吸收CO2产生O2 ，可用作呼吸面具供氧剂 B． ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒 C． SiO2硬度大，可用于制造光导纤维 D． NH3易溶于水，可用作制冷剂 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 考点16 碳、硅及无机非金属材料 目 录 1 1．高考真题考点分布 1 2．命题规律及备考策略 1 考法01 碳族元素　碳 考法02 硅及其重要化合物 考法03 无机非金属材料 1.高考真题考点分布 考点内容 考题统计 碳及其化合物 2023•江苏卷，1，3分；2018·江苏卷，1，2分； 硅及其化合物 2022·江苏卷，6，3分；2022·江苏卷，7，3分；2020·江苏卷，8，2分；2018·江苏卷，3，2分；2017·江苏卷，3，2分； 无机非金属材料 —— 2.命题规律及备考策略 【命题规律】 从近多年江苏高考试题来看，试题以选择题为主，考查碳、硅及其化合物的结构、性质及应用等知识，题目难度一般较小。主要集中在考查硅的工业制备、二氧化硅的结构和性质等，硅酸盐及材料均没有涉及。 【备考策略】 1．能够从物质所属类型、晶体结构、化合价等多角度、多层次分析碳、硅元素单质及其化合物； 2．领会“碳中和”，强化碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，理论与实际相结合。 【命题预测】 预计2025年，二氧化碳、硅、二氧化硅的性质和用途仍是高考命题的热点，硅酸盐及材料可能会有所增加。能够理论联系实际、运用化学理论解决实际问题的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识。 考法01 碳族元素　碳 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，其价电子排布式为ns2np2。 (2)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。 2．金刚石、石墨、C60的物理性质 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，硬度小，能导电 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 做电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 3.碳及其氧化物 (1)C ①与O2反应 O2充足：C＋O2CO2　。 O2不足：2C＋O2(不足)2CO。 ②与氧化物反应 在高温下还原氧化铁：3C＋2Fe2O3 4Fe＋3CO2↑。 与炽热的水蒸气反应：C＋H2O(g)CO＋H2。 ③与酸反应 在加热条件下与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 在加热条件下与浓硝酸反应：C＋4HNO3(浓) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (2)CO ①物理性质：无色无味气体，难溶于水。 ②化学性质 在O2中点燃：2CO＋O22CO2。 在高温下还原氧化铁：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 (3)CO2 ①物理性质：无色无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。 ②化学性质 向氢氧化钙溶液中通入少量CO2：CO2(少量)＋Ca(OH)2CaCO3↓＋H2O。 向氢氧化钙溶液中通入过量CO2：2CO2(足量)＋Ca(OH)2Ca(HCO3)2。 4．碳酸的酸式盐和正盐的比较 (1)在水中的溶解性 ①含K＋、Na＋、NH的正盐易溶于水，其余一般不溶于水；酸式盐均能溶于水。 ②一般来说，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度：Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度：Na2CO3>NaHCO3。 (2)热稳定性 一般来说，热稳定性顺序为正盐>酸式盐>碳酸，如稳定性：Na2CO3>NaHCO3>H2CO3。可溶性正盐>难溶性正盐，如CaCO3高温分解，而K2CO3不易分解。 (3)水溶液酸碱性 物质的量浓度相同时，正盐溶液的pH大于其酸式盐溶液，如pH：Na2CO3溶液>NaHCO3溶液。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)碳的各种单质互称为碳的同素异形体( ) (2)碳在氧气中充分燃料是放热反应，而不充分燃烧是吸热反应( ) (3)金刚石、石墨、C60都是由碳原元素组成的单质( ) (4)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼( ) (5)二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性( ) (6)低碳环保中的“碳”是指二氧化碳( ) (7)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(×) (8)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨(×) (9)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失(×) (10)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体(√) 【答案】(1) √　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√ (7)×　(8)×　(9)×　(10)√ 考向01 考查碳及其化合物性质 【例1】中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的是( ) A．金刚石和石墨是碳的两种不同的单质，二者互称同素异形体 B．在100KPa时，1mol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，故金刚石比石墨稳定 C．考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素146C中，中子数为8 D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键 【答案】B 【解析】A项，金刚石和石墨均是由C元素组成的不同单质，两者互为同素异形体，A正确；B项，能量越低，物质越稳定，因为在100KPa时，1mol石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，所以可知石墨比金刚石稳定，B错误；C项，146C 的质子数为6，质量数为14，所以中子数=14-6=8，C正确；D项，CO2可引起温室效应，使全球变暖，其分子中C原子与O原子以共价双键结合，所以含极性共价键，D正确；故选B。 考向2 碳及其化合物实验 【例2】某混合气体可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成，为确定其组成，在老师的指导下，化学实验小组的同学对该混合气体的组成进行了如图的探究实验： 【查阅资料】　脱氧剂(还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气)。 【实验设计】　用如图所示的装置进行实验(已略去夹持装置)。 【实验步骤】　①检查装置气密性；②先通入一定量的氮气之后；③再通入该混合气体，点燃酒精灯。 【实验现象】　步骤③实验过程中，A装置中无明显现象，B和F装置均出现白色沉淀，E装置中黑色粉末变成了红色。 (1)【实验结论】　该混合气体由________组成。 【实验反思】 (2)B、C装置的作用分别是______、__________。 (3)步骤②先通入一定量氮气的目的是______________________________。 (4)E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为_______________________________。 (5)F中需要处理的尾气主要成分是________，具体处理方法可以是____________。 【答案】(1)一氧化碳和二氧化碳 (2)检验二氧化碳气体　除去二氧化碳气体 (3)排尽装置中原有的空气 (4)CO＋CuOCu＋CO2 (5)一氧化碳　点燃或收集 【解析】根据资料，脱氧剂(还原铁粉)能够吸收氧气和水蒸气，如果该气体中含有氧气，氧气和还原铁粉会反应生成红棕色的氧化铁，而步骤③实验中A装置无明显现象，说明该气体中不含氧气；因为二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以步骤③中B装置出现白色沉淀，说明该气体中含有二氧化碳；气体经过C装置，二氧化碳被除去，再经过浓硫酸干燥，气体进入E装置，实验过程中F装置内的澄清石灰水中出现白色沉淀，E装置中出现黑色的氧化铜变成光亮的红色物质，说明反应中生成了二氧化碳和铜，因为一氧化碳和氧化铜在加热条件下能反应生成铜和二氧化碳，所以该气体中还含有一氧化碳。故该气体由一氧化碳和二氧化碳(CO和CO2)组成。(1)由分析知该气体由一氧化碳和二氧化碳(CO和CO2)组成。(2)二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊， B装置作用为检验二氧化碳气体；氢氧化钠和二氧化碳反应，且氢氧化钠溶液浓度较大，能除去气体中的二氧化碳，故C装置的作用是除去CO2气体。(3)因为装置内含有空气，空气中含有氧气和二氧化碳等气体，如果不除去空气，会影响氧气和二氧化碳的检验，所以步骤②通入一定量氮气的目的是排尽装置中原有的空气。(4)E装置中，一氧化碳和氧化铜粉末在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：CO＋CuOCu＋CO2。(5)一氧化碳有毒，会污染空气，一氧化碳具有可燃性可以点燃或收集处理。 【对点01】“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中促进碳中和最直接有效的是( ) A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源 C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发新型催化剂促使CO2转化为甲醇 【答案】D 【解析】A项，将重质油裂解为轻质油作为燃料，实质是长链烃断裂为短链烃，燃烧后排放的CO2的量并没有改变，A不符合题意；B项，可燃冰是甲烷的结晶水合物，大量开采使用，会产生CO2，不利用碳中和，B不符合题意；C项，通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，只会减少SO2的排放，但对CO2的排放总量无影响，C不符合题意；D项，研发催化剂将CO2还原为甲醇，有利于减少CO2的排放，对促进“碳中和”最直接，D正确；故选D。 【对点02】中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法错误的是( ) A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2 B．环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶 C．反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质 D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2 【答案】B 【解析】利用NaOH溶液实现“碳捕获”吸收器中，NaOH溶液用喷淋方式加入，增大反应物之间的接触面积，充分吸收二氧化碳，环节a中，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，Na2CO3发生反应的化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH，CaCO3需从溶液中过滤出来再高温煅烧，生成的CO2循环使用。A项，NaOH溶液喷成雾状，可增大反应接触面积，提高CO2吸收率，A正确；B项，环节a为Na2CO3和Ca(OH)2生成CaCO3，需从溶液中过滤出来再高温煅烧，故基本操作不是蒸发结晶，B错误；C项，NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；D项，Na2CO3可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。故选B。 【对点03】部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( ) A．固态p可做制冷剂用于人工降雨 B．p转化为r可通过化合反应来实现 C．m转化为n或o的反应均释放能量 D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力 【答案】C 【解析】依据价类二维图可知：m为甲烷、n为碳单质、o为CO、p为CO2、r为碳酸盐。A项，p为二氧化碳，可做制冷剂用于人工降雨，A项正确；B项，二氧化碳与氧化钙反应生成盐碳酸钙，是化合反应实现，B项正确；C项，甲烷转化为二氧化碳是放热反应，C项错误；D项，碳有多种同素异形体，如金刚石、石墨等，石墨既存在共价键也存在范德华力，D项正确；故选C。 考法02 硅及其重要化合物 1．硅的存在 自然界中硅元素仅有化合态，在地壳中含量仅次于氧，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。 2．硅单质 (1)常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟、氢氟酸、碱反应。 反应的化学方程式分别为 与F2：Si＋2F2===SiF4； 与HF：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑； 与NaOH：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (2)在加热的条件下可以与氧气、氯气等反应。 (3)粗硅的制取：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑。 (4)硅单质的用途 ①良好的半导体材料；②硅太阳能电池；③计算机芯片。 3．二氧化硅 (1)结构：SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的网状结构(如下图乙所示)。每个硅原子与4个氧原子相连，而每个氧原子与2个硅原子相连，故SiO2晶体中Si和O的比例为1∶2。 (2)物理性质：硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水。 (3)化学性质 SiO2为酸性氧化物，是硅酸的酸酐。 ①SiO2可以与碱反应，生成硅酸盐，如与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 ②在高温条件下可以与碳酸盐反应，如与碳酸钙反应的化学方程式为SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑。 ③在高温条件下，能够与碱性氧化物反应，如与氧化钙反应的化学方程式为SiO2＋CaOCaSiO3。 ④常温下与氢氟酸反应的化学方程式为SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，可用于刻蚀玻璃。 (4)用途：光导纤维、光学仪器、电子部件。 4．硅酸(H2SiO3) 5．硅酸盐 (1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 (2)硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，溶液呈碱性，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 (3)硅酸盐写成氧化物形式的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。 如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示为CaO·3MgO·4SiO2。 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2(　　)　 (2)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　)　 (3)硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂(正) (4)向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶(√) (5)石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能(　　)　 (6)硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体(　　)　 (7)用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化(　　)　 (8)工业上制取粗硅的反应是SiO2＋CSi＋CO2↑(　　) (9)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(　　)　 (10)因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强(　　)　 【答案】(1)× 　(2)× (3)√　　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×　　(8)× (9)×　(10)×　　　 考向1 硅和二氧化硅的性质 【例1】(2024·江苏省无锡一模)高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4mol电子 C．步骤③中的反应为氧化还原反应 D．高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 【答案】D 【解析】A项，步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正确；B项，依据方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可知，反应中硅从＋4价降为0价，每生成1 mol Si，转移4mol电子，故B正确；C项，步骤③氢气与三氯化氢硅反应生成硅和氯化氢，氢、硅元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C正确；D项，硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的基本原料，故D错误。 【思维建模】 (1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。 (2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。 (4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。 (5)SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。 考向2 硅的工业制备 【例2】近日，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”。某小组拟在实验室制造硅，其流程如图： 制造原理：2Mg +SiO22MgO+Si 除杂原理：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，MgO+2HCl=MgCl2+H2O 下列说法中正确的是( ) A．操作1、操作2均为过滤 B．均含有共价键，等质量的二者分子数之比为8：15 C．点燃石英砂和镁粉的混合物发生的副反应为2 Mg +SiMg2Si D．当有2mol电子转移时，能生成14 g Si 【答案】C 【解析】A项，将溶液和固体分开，采用过滤操作，操作1为过滤，操作2为洗涤和烘干，故A错误；B项，SiO2是共价晶体，没有分子，故B错误；C项，由除杂原理可知副反应为：2 Mg +SiMg2Si，故C正确；D项，当有2mol电子转移时，参加反应的Mg物质的量为1mol，能生成0.5mol单质硅，但因有副反应发生，最终获得的Si的质量少于14g，故D错误；故选C。 【对点01】(2024•江苏省无锡市江阴市联考)下列有关物质的用途的说法不正确的是( ) A．SiO2可用于制造光导纤维，Si可用于制造计算机芯片 B．天然水晶属于硅酸盐产品 C．石英砂、纯碱和石灰石可用于制造普通玻璃 D．浓溶液可用于刻蚀玻璃 【答案】B 【解析】A项，SiO2可用于制造光导纤维，Si是半导体，可用于制造计算机芯片，A正确；B项，天然水晶的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐产品，B错误；C项，制造普通玻璃的主要原料是石英砂、纯碱和石灰石，C正确；D项，氢氟酸能和二氧化硅反应生成四氟化硅和水，因此浓HF溶液可用于刻蚀玻璃，D正确；故选B。 【对点02】我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( ) A． 晶体硅的结构与金刚石类似 B． 晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C． 晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵 D． 晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电 【答案】A 【解析】A项，晶体硅为正四面体结构，与金刚石类似，A正确；B项，晶体硅常温下可以与氢氟酸反应，B错误；C项，晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺不复杂，价格不高，已经被普及使用，C错误；D项，晶体硅有金属光泽，可以导电，但它属于非金属材料，D错误；故选A。 【对点03】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下图所示(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H2SO4、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：SiHCl3+H2Si+3HCl 【答案】A 【解析】A项，二氧化锰固体与浓盐酸加热反应生成氯气，而I装置没有酒精灯，因此I装置不可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气，故A错误；B项，氢气中含有水蒸气，根据SiHCl3遇水会剧烈反应，则装置II中盛装的是浓H2SO4，其作用是干燥氢气，根据SiHCl3的沸点：31.85℃，则装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水，将SiHCl3变为气体以便进入到IV中与氢气反应，故B正确；C项，氢气和氧气混合气体会发生爆炸，因此实验时，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，故C正确；D项，根据用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅，因此IV中发生反应的化学方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl，故D正确。故选A。 【对点04】高纯度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”。可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋CSi＋CO2↑ B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子 C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3 【答案】A 【解析】A项，二氧化硅高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A错误；B项，步骤①中Si的化合价降低4，转移电子数为4 mol，故B正确；C项，高纯硅是半导体，是制造集成电路、太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料，故C正确；D项，沸点相差30 ℃以上的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故D正确。 【名师提醒】 在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点 (1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ (2)粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 (3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：Si(粗)＋2Cl2SiCl4 (4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl (5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl (6)SiO2＋2Mg2MgO＋Si (7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl (8)SiH4在空气中易自燃：SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O 考法03 无机非金属材料 1.传统无机非金属材料 (1)常见硅酸盐材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 (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 类别 主要特性 典型示例 主要用途 半导体材料 通信容量大、抗干扰性能好 芯片、光导纤维、硅太阳能电池 计算机、家用电器、光伏电站、通信设备等 电学材料 高强度、优良的电学性能 富勒烯、碳纳米管、石墨烯 复合材料、电池、传感器、光电器件、超级电容器等 新 型 陶 瓷 高温结 构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 碳化硅、氮化硅陶瓷 用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 超导陶瓷 具有超导性 Y－Ba－Cu－O系超导陶瓷 用于电力、交通、医疗等领域 透明陶瓷 具有光学特性、耐高温、绝缘性好 氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷 用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等 压电陶瓷 能实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐和锆酸盐等 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨、人造关节等 3.传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要 特性 ①抗腐蚀、耐高温； ②质脆、经不起热冲击 ①高强度、硬度，耐高温； ②具有电学特性； ③具有光学特性； ④具有生物功能 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)工业生产水泥和玻璃均用到石灰石( ) (2)氮化硅陶瓷和氮化铝陶瓷均为新型无机非金属材料( ) (3)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分基本相同( ) (4)玻璃是一种晶体，有较高的熔点( ) (5)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( ) (6)玻璃钢是以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料( ) (7)氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4( ) (8)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( ) (9)光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2( ) (10)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品( ) 【答案】(1)√　(2)√　(3)√　(4) ×　(5)×　(6)√ (7)√　(8)√　(9)√　(10)×　 考向1 传统无机非金属材料 【例1】(2024·江苏省南通市二模)下列中国古代文物中，主要由硅酸盐材料制成的是( ) A．青花碗 B．铜奔马 C．纱禅衣 D．竹简牍 【答案】A 【解析】A项，青花碗是由硅酸盐材料制成，A正确；B项，铜奔马是右金属材料制成，B错误；C项，纱禅衣主要成分是蛋白质，C错误；D项，竹简牍主要成分是纤维素，D错误；故选A。 考向2 新型无机非金属材料 【例2】(2024·江苏省南京市二模)碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是(　　) A．纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B．碳纳米管拥有极高的熔点 C．纳米管是一种新型有机纳米材料 D．纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 【答案】C 【解析】A项，纳米管孔径较大，有很强的吸附作用，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性，故A正确；B项，碳纳米管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以碳－碳σ键结合起来，所以熔点高，故B正确；C项，碳纳米管只由碳原子构成，属于单质，不是有机化合物，故C错误；D项，碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，故D正确。 【对点01】 中华文化源远流长、博大精深，云南省馆藏文物是中华文化的重要代表。下列文物主要是由硅酸盐材料制成的是( ) 文物 战国牛虎铜案 溪山行旅图 西汉滇王编钟 新石器时代鸡形陶壶 选项 A B C D 【答案】D 【解析】A项，铜案属于金属材料，A 错误； B项，溪山行旅图为图画制品，不是硅酸盐材料，B错误；C项，编钟属于金属材料，C错误；D项，陶壶为陶制品，属于硅酸盐材料，D正确；故选D。 【对点02】《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无砂粘土而为之”，“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”，“浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法”。下列说法错误的是( ) A．粘土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 B．“燃薪举火”使粘土发生复杂的物理化学变化 C．沙子和粘土的主要成分均为硅酸盐 D．烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦 【答案】C 【解析】制作砖瓦和陶瓷的主要原料是粘土，故A错误；，粘土的主要成分均为硅酸盐，灼烧使粘土发生复杂的物理化学变化，故B正确；沙子的主要成分是二氧化硅，粘土的主要成分均为硅酸盐，故C错误；浇水转釉(主要为青色)，与造砖同法，所以烧制后自然冷却成红瓦，浇水冷却成青瓦，故D正确。 【对点03】 (2024·江苏省南通市名校联盟高三学业质量联合监测)材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。下列有关相关物质的材料的说法，正确的一项是( ) A．石墨烯和石墨炔都是新型的有机高分子材料 B．太阳能电池板的核心材料是晶体硅，属于无机非金属材料 C．“特氟龙”的主要成分聚四氟乙烯的单体属于烃类 D．高压电线的制造主要使用金属铝而不使用铜的原因是铝的导电性更好且密度更低 【答案】B 【解析】A项，石墨烯和石墨炔都是碳的单质，故属于新型的无机非金属材料，A错误；B项，硅是一种良好的半导体材料，太阳能电池板的核心材料是晶体硅，属于无机非金属材料，B正确；C项，“特氟龙”的主要成分聚四氟乙烯的单体为：CF2=CF2，其不属于烃类而是烃的衍生物，卤代烃，C错误；D项，高压电线的制造主要使用金属铝而不使用铜的原因，是铝表面能够形成一层致密的氧化物保护膜而耐腐蚀，并不是利用其导电性更好且密度更低，D错误；故选B。 【对点04】化学与社会发展和人类进步息息相关。下列说法不正确的是( ) A．华为Mate60pro系列“争气机”的芯片材料主要为晶体硅 B．用机械剥离法从石墨中分离出的石墨烯能导电，石墨烯与金刚石互为同素异形体 C．国产飞机C919用到的氨化硅陶瓷是新型无机非金属材料 D．“神舟十七号”飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子 【答案】D 【解析】A项，晶体硅是华为Mate60pro系列“争气机”的芯片主要材，A正确；B项，用机械剥离法从石墨中分离出的石墨烯能导电，石墨烯与金刚石均为碳的单质，它们互为同素异形体，B正确：C项，氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，则国产飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，C正确；D项，芳砜纶纤维是合成高分子化合物，属于合成纤维，D错误；故选D。. 题型一 碳及其化合物 1．下列有关碳及其化合物的说法正确的是(　　) A．CO2不是导致温室效应的主要气体 B．CO和CO2组成元素相同，所以他们的化学性质相同 C．金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D．在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 【答案】D 【解析】A项，CO2是导致温室效应的主要气体，A错误；B项，CO和CO2组成元素相同，但它们分子组成不同，化学性质不相同，B错误；C项，单质是指只含有一种元素的纯净物，故金刚石、石墨是碳的单质，C60也是碳的单质，C错误；D项，在高温条件下，碳能使CO2转变成CO，CO2＋C2CO，D正确。 2．科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　) A．CO2是自然界碳循环中的重要物质 B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原 C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料 D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料 【答案】C 【解析】CO2中C元素的化合价为＋4价，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，故C错误。 3．如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是( ) A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 【答案】D 【解析】结合图示可知，a为CH4、b为C、c为CO、d为CO2、e为H2CO3，f为CO32-或HCO3-。A项，a为CH4，碳元素化合价可升高，氢元素化合价可降低，物质a既可被氧化，也可被还原，故A正确；B项，可存在a→b→d→e→f的转化关系：甲烷高温分解生成碳，碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳溶于水生成碳酸，与适量的碱生成盐，故B正确；C项，CO能被灼热的氧化铜氧化生成二氧化碳，可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c，故C正确；D项， f可能为正盐或酸式盐，向足量f溶液中加入少量稀盐酸，正盐转化成酸式盐，可能没有CO2产生，酸式盐和盐酸，一定有二氧化碳产生，故D错误；故选D。 题型二 硅及其化合物 4．(2024·江苏省苏州市高一期中)我国努力发展芯片产业，推进科技自立自强。制造芯片所用的单晶硅属于( ) A．单质 B．盐 C．氧化物 D．混合物 【答案】A 【解析】硅是最常见应用最广的半导体材料，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成晶核，其晶核长成晶面取向相同的晶粒，形成单晶硅。因此单晶硅属于单质。故选A。 5．(2024·江苏省扬州市高三期中)芯片是人类智慧的结晶。晶体硅广泛用于制造芯片，Si暴露在空气中表面会形成SiO2薄膜。下列说法不正确的是( ) A．Si晶体属于单质 B．SiO2属于氧化物 C．Si晶体属于共价晶体 D．SiO2属于半导体 【答案】D 【解析】A项，Si晶体是由一种元素形成的纯净物，是单质，故A正确；B项，SiO2只含有两种元素，其中一种为O元素，属于氧化物，故B正确；C项，Si晶体是由Si原子通过共价键形成的空间网状结构，属于共价晶体，故C正确；D项，SiO2不能导电，不属于半导体，故D错误；故选D。 6．“四面天成体，硅酸不二盐。合分催化易，贵贱识瑕难。粉碎出新质，熔融弃旧观。单晶福四海，共价造人间。”有关这首五律诗的化学知识解读错误的是 A．硅酸盐主要以正盐形式存在 B．硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体 C．硅晶体用于制作光导纤维 D．大多数硅酸盐具有耐高温、耐腐蚀的特点 【答案】C 【解析】A项，硅酸盐主要以正盐形式存在，故A正确；B项，在硅酸盐结构中，每个Si一般被4个O所包围，构成[SiO4]4-四面体，故B正确；C项，硅晶体用于制作计算机芯片、太阳能电池板，二氧化硅用于制作光导纤维，故C错误；D项，硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体，硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、耐高温、耐腐蚀的特点，故D正确；选B。 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。如图是用稻壳灰(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 【答案】A 【解析】A项，稻壳灰来源广泛，价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，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，错误；D项，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，错误。 题型三 无机非金属材料 8．中华民族在五千年悠久的历史长河中，创造了无数灿烂的文化。随着生产力的发展和人们审美意识的不断提高，物品的制作也有一个不断进步和发展的过程。下列物品主要由硅酸盐材料制成的是 物品 选项 A．汉代龙形玉觿 B．明金凤冠装饰品 C．清鎏金铜冠顶 D．民国花纹老银簪 【答案】A 【解析】A项，汉代龙形玉觿，主要成分为玉石，化学成分含有钠、钙、镁、铝等元素的硅酸盐产品，A正确；B项，明金凤冠装饰品属于金属制品，B错误；C项，清鎏金铜冠顶属于金属制品，C错误；D项，民国花纹老银簪属于金属制品，D错误；故选A。 9．中华文化源远流长、博大精深。下列文物主要是由硅酸盐类材料构成的是 文物          河北省博物馆中的长信宫灯 西周玉鹿 明代象牙雕寿星 战国青瓷罐 选项 A B C D 【答案】D 【解析】A项，河北省博物馆中的长信宫灯为金属材料，A错误；B项，玉不属于硅酸盐材料，B错误；C项，象牙属于蛋白质，C错误；D项，陶瓷属于硅酸盐材料，D正确；故选D。 10．“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 【答案】C 【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；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项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。 11．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 【答案】C 【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，故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，故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，故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，所以陶瓷不能用来盛装氢氟酸，故D正确。 12．我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是( ) A．CO2是引起酸雨的主要物质之一 B．整个过程中，只有CO2可循环利用 C．能源消耗低是该技术的一大优点 D．该生产过程中，没有涉及到氧化还原反应 【答案】D 【解析】利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠，CaO加入碳酸钠溶液中，先和水反应，生成氢氧化钙，氢氧化钙与碳酸钠反应，产生碳酸钙和氢氧化钠，氢氧化钠返回捕捉室继续使用，碳酸钙分离后进入高温反应炉，在高温反应炉中分解，产生CO2，从而实现二氧化碳的分离、储存和利用。A项，酸雨是因为氮的氧化物、二氧化硫的排放引起，与二氧化碳无关，故A错误；B项，由图可知，CaO，氢氧化钠等均可可以循环利用，故B错误；C项，高温反应炉需要消耗大量的能量，能量消耗较高，故C错误；D项，由流程图可知，该过程中主要涉及CO2和NaOH的反应，CaO和水的反应，氢氧化钙和碳酸钠的反应及碳酸钙的分解等，均没有涉及到氧化还原反应，故D正确；故选D。 13．(2024·江苏省南京市高三期末)用CO2传感器可检测溶液中CO2的含量，下图是用电磁搅拌加热器加热饱和NaHCO3溶液的实验中，得到的CO2含量随温度变化曲线。已知：该电磁搅拌加热器的温度最高可达65℃。下列有关叙述正确的是( ) A．NaHCO3的热稳定性小于碳酸钠 B．温度越高，CO2溶解度越大 C．加热饱和碳酸氢钠溶液过程中会析出沉淀 D．a～b阶段，主要反应是碳酸氢钠受热分解 【答案】A 【解析】A项，48.2℃后，溶液中二氧化碳气体含量随温度升高逐渐升高，说明溶液中NaHCO3分解生成了二氧化碳和Na2CO3，则NaHCO3的热稳定性小于碳酸钠，故A正确；B项，二氧化碳气体的溶解度随温度升高而降低，则温度越高，CO2溶解度越小，故B错误；C项，饱和碳酸氢钠溶液受热分解生成了Na2CO3，相同温度下，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠，则不会有固体析出，故C错误；D项， a～b阶段，碳酸氢钠溶液中溶有二氧化碳气体，当加热时，二氧化碳气体逸出，使溶液中二氧化碳的含量降低，故D错误；故选A。 14．(2024·江苏省南通市名校联盟高三适应性测试)沸石是一类分子架构奇特的含水矿物的总称。其中的天然沸石是一类含水铝硅酸盐晶体的总称，它们会因释放水而呈沸腾状，故而得名沸石，又称分子筛(严格说，沸石和分子筛两个术语的内涵是不同的，但经常被不加区别地混用)。它们往往具有复杂的结构，可以灵活地吸水和脱水。以下给出了几种沸石的结构图： 其中一种A型沸石的分子式可表示为。用氢氧化钠、铝酸钠和偏硅酸钠在室温下混合后在99℃结晶，110℃干燥即可得到A型沸石。下列说法不正确的是( ) A．沸石具有广泛的用途，可作为吸附剂、干燥剂、催化剂等，并可用于防止溶液暴沸 B．相比较一些传统干燥剂如P2O5等，沸石具备优异的再生性能，可反复使用 C．用氢氧化钠、铝酸钾和偏硅酸钠在室温下混合后在99℃结晶，110℃干燥一定可以得到纯净的A型沸石 D．由上图给出的沸石笼孔道的结构示意可以推测分子筛的得名可能来源于沸石具有“只要客体分子能够通过连接沸石笼的孔道，就可以进出沸石”的特殊性质 【答案】C 【解析】A项，沸石具有复杂的结构，有许多笼状空穴和通道，常用于分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等，并且沸石有多孔结构，可用于防止溶液暴沸，故A正确；B项，沸石可以灵活地吸水和脱水，具备优异的再生性能，可反复使用，故B正确；C项，由题给信息可知，一种A型沸石的分子式可表示为，A型沸石是由多种物质组成的混合物，故C错误；D项，沸石是一种具有多孔结构的铝硅酸盐，有许多笼状孔穴和通道能让直径比孔穴小的分子通过而将大的分子留在外面，故又称“分子筛”，故D正确；故选C。 15．(2024•江苏省南京市期中)地球上既有辽阔的海洋也有浩瀚的沙漠。 (1)“从沙滩到用户”的关键第一步反应是利用石英砂可以制备粗硅，其反应的方程式为 ； (2)下图的实验装置中，在试管C中观察到凝胶状的白色沉淀。反应的化学方程式为 。 装置A中发生反应的离子方程式 。有同学依据以上实验得出以下一些结论，其中正确的是 (填序号)。 A．物质的酸性： B．元素的非金属性：Cl>C>Si C．试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl D．在试管B中发生反应的离子方程式为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑ (3)硅酸钠溶液是一种粘稠的液体，这与硅酸根离子的长键结构有关： 在硅酸根离子中每个Si原子都与四个O原子相连形成四面体，人们常称之为“硅氧四面体”，硅氧四面体通过共用O原子可以彼此相连形成长链。 俯视为简化为连成长链 用激光笔照射Na2SiO3溶液，发现有丁达尔现象。依据胶体微粒大小对其中所含原子数的估算，胶体微粒中大约会含有个原子。假设硅酸钠溶液中硅酸根离子含有1000个原子，那么在硅酸根离子的长链中，包含有 个硅氧四面体的结构单元。 【答案】(1) SiO2+2CSi+2CO↑ (2) Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓ CO32-+2H+=H2O+CO2↑ ACD (3)250 【解析】(2)由题干图示信息可知，装置A为盐酸和饱和碳酸钠溶液反应生成CO2气体，此时气体中混有HCl，需经过饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，再通入Na2SiO3溶液中可以观察到产生白色沉淀，反应方程式为：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓。(1)“从沙滩到用户”的关键第一步反应是利用石英砂可以制备粗硅，即焦炭与SiO2反应生成Si与CO，其反应的方程式为SiO2+2CSi+2CO↑；(2)由分析可知，向试管C中Na2SiO3水溶液中通入CO2，观察到凝胶状的白色沉淀，该反应的化学方程式为：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓，装置A为Na2CO3和稀盐酸反应，该反应的离子方程式为：CO32-+2H+=H2O+CO2↑，A项，根据强酸制弱酸的一般规律可知，该实验中HCl可以制得H2CO3，H2CO3能够制得H2SiO3，故可得出物质的酸性：HCl＞H2CO3＞H2SiO3，A正确；B项，已知元素的最高价含氧酸的酸性才与元素的非金属性一致，由于HCl不是Cl的最高价含氧酸，不能得出Cl的非金属性大于C，B错误；C项，试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl，C正确；D项，试管B中饱和NaHCO3溶液的主要作用是除去CO2气体中温有的HCl，则在试管B中发生反应的离子方程式为：HCO3-+H+=H2O+CO2↑，D正确；(3)根据图的一个结构单元中含有1个硅、2+2×=3个氧原子，Si与O的原子数之比为1：3，即一个结构单元中含有1个硅原子和3个氧原子，假设硅酸钠溶液中硅酸根离子含有1000个原子，那么在硅酸根离子的长链中，包含有=250个硅氧四面体的结构单元。 16．芯片是国家科技的心脏。在硅及其化合物上进行蚀刻是芯片制造中非常重要的环节。三氟化氮(NF3)、四氟化碳(CF4)是常见的蚀刻剂。 (1)高纯三氟化氮对二氧化硅具有优异的蚀刻速率和选择性。 ①二氧化硅的晶胞结构如图所示，二氧化硅晶体中硅原子周围最近的硅原子有_______个。 ②工业上常采用F2直接氟化尿素［CO(NH2)2]的方法生产NF3。得到的NF3中常含有少量CF4。常温下，三种物质在水中的溶解性大小顺序为：CF4<NF3<NH3，原因是_______。 (2)四氟化碳的一种蚀刻机理是：CF4在等离子体的条件下产生活性自由基(▪F)，该自由基易与硅及其化合物中的硅原子结合生成SiF4气体从而达到蚀刻目的。用CF4(g)进行蚀刻时常与氧气混合，当混合气体的流速分别为80mL·min-1和100mL·min-1时，蚀刻速率随混合气体中O2和CF4体积之比［V(O2)/V(CF4)]的变化如图所示。 ①a点蚀刻速率比b点快的原因是_______。 ②蚀刻速率随V(O2)/V(CF4)先升高后降低的原因是_______。 (3)NF3是一种强温室气体，消除大气中的 NF3对于环境保护具有重要意义。国内某科研团队研究了利用氢自由基(·H)的脱氟反应实现NF3的降解。降解生成·NF2和HF的两种反应历程如图所示。其中直接抽提反应是降解的主要历程，原因是_______。 【答案】(1)①4 ②CF4 是非极性分子，NF3 和 NH3 是极性分子，但 NH3 的极性比 NF3 大，且 NH3 更易 与水形成分子间氢键 (2)①a 点产生活性自由基(·F)的浓度大 ②O2 与 CF4 中的碳元素反应生成 CO(或 CO2)，O2 的体积分数增大，有利于产生更高浓 度的活性自由基(·F)；随着 O2 体积分数的继续增加，CF4的含量减小，产生活性自由 基(·F)的浓度减小 (3)直接抽提反应活化能小，反应步骤少 【解析】(1) ①二氧化硅晶体中硅原子采取sp3杂化，每个硅原子周围最近的硅原子有4个；②三种物质都是分子，CF4是非极性分子，根据相似相溶原理，CF4在水中溶解度最小，NF3和NH3都是极性分子，且NH3能与水形成氢键，故溶解度最大；(2) ①蚀刻速率受活性自由基(▪F)的影响，活性自由基(▪F)的浓度越大，刻蚀速率越大，a点蚀刻速率比b点快的原因是a 点产生活性自由基(·F)的浓度大；②刻蚀过程O2与 CF4中的碳元素反应生成 CO(或 CO2)，随着氧气体积的增大，活性自由基(▪F)浓度增大，随着氧气体积持续增加，CF4的含量减小，活性自由基(▪F)的体积分数减小，浓度减小，刻蚀速率下降；(3)由图像可以看出，直接抽提反应的活化能小于加成消除反应，直接抽提反应的速率快，并且直接抽提反应只有一步反应，步骤少，所以直接抽提反应为主要反应。 1．(2023•江苏卷，1，3分)我国提出2060年实现碳中和的目标，体现了大国担当。碳中和中的碳是指( ) A．碳原子 B．二氧化碳 C．碳元素 D．含碳物质 【答案】B 【解析】碳中和中的碳是指二氧化碳，减少二氧化碳的排放和充分利用二氧化碳转化为其他物质是碳中和的核心，故选B。 2．(2022·江苏卷，6，3分)周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-l)，是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成H2SiF6 (H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF62-)；1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅—锗；下列化学反应表示正确的是( ) A．SiO2与HF溶液反应：SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O B．高温下H2还原GeS2：GeS2+2H2=Ge+2H2S C．铅蓄电池放电时的正极反应：Pb+SO42--2e-=PbSO4 D．甲烷的燃烧：CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝890.3kJ·mol−1 【答案】A 【解析】A项，由题意可知，二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸H2SiF6和水，反应的离子方程式为SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O，故A正确；B项，硫化锗与氢气共热反应时，氢气与硫化锗反应生成锗和硫化氢，硫化氢高温下分解生成硫和氢气，则反应的总方程式为GeS2Ge+2S，故B错误；C项，铅蓄电池放电时，二氧化铅为正极，酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为正极反应PbO2+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，故C错误；D项，由题意可知，1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ，反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝-890.3kJ·mol−1，故D错误；故选A。 3．(2022·江苏卷，7，3分)我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的冶炼、加工技术，制造出许多精美的青铜器；Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛用作颜料，下列物质性质与用途具有对应关系的是( ) A．石墨能导电，可用作润滑剂 B．单晶硅熔点高，可用作半导体材料 C．青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑 D．含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料 【答案】C 【解析】A项，石墨是过渡型晶体，质软，可用作润滑剂，故A错误；B项，单晶硅可用作半导体材料与空穴可传递电子有关，与熔点高无关，故B错误；C项，青铜是铜合金，比纯铜熔点低、硬度大，易于锻造，古代用青铜铸剑，故C正确；D项，含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应，所以可用作电极材料，与含铅化合物颜色丰富无关，故D错误；故选C。 4．(2020·江苏卷，8，2分)反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是( ) A．该反应 、 B．该反应的平衡常数 C．高温下反应每生成1 mol Si需消耗 D．用E表示键能，该反应 【答案】B 【解析】A项，SiCl4、H2、HCl为气体，且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，因此该反应为熵增，即△S>0，故A错误；B项，根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数K=，故B正确；C项，题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4L·mol－1计算，故C错误；D项，△H=反应物键能总和－生成物键能总和，即△H=4E(Si－Cl)＋2E(H－H)－4E(H－Cl) －2E(Si－Si)，故D错误；故选B。 5．(2018·江苏卷，1，2分)CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是( ) A． 光合作用 B． 自然降雨 C． 化石燃料的燃烧 D． 碳酸盐的沉积 【答案】C 【解析】A项，光合作用消耗CO2，光合作用的总方程式可表示为6CO2+6H2OC6H12O6+6O2，光合作用会引起大气中CO2含量下降；B项，自然降雨时H2O会与少量CO2反应生成H2CO3，不会引起CO2含量的上升；C项，化石燃料指煤、石油、天然气，煤、石油、天然气中都含C元素，C元素燃烧后生成CO2，化石燃料的燃烧会引起大气中CO2含量上升；D项，碳酸盐沉积指由形成于海洋或湖泊底部的粒装泥状碳酸盐矿物及其集合体，通过生物作用或从过饱和碳酸盐的水体中直接沉淀，水体中生物活动消耗CO2，有利于碳酸盐沉积，碳酸盐沉积不会引起大气中CO2含量上升；化石燃料的燃烧会引起大气中CO2含量上升，故选C。 6．(2018·江苏卷，3，2分)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( ) A． NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂 B． SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维 C． Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料 D． CaO能与水反应，可用作食品干燥剂 【答案】D 【解析】A项，NaHCO3能与HCl反应，NaHCO3用于制胃酸中和剂，NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；B项，SiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；C项，Al2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；D项，CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；故选D。 7．(2017·江苏卷，3，2分)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A． Na2O2吸收CO2产生O2 ，可用作呼吸面具供氧剂 B． ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒 C． SiO2硬度大，可用于制造光导纤维 D． NH3易溶于水，可用作制冷剂 【答案】A 【解析】A项，过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气，A正确；B项，因二氧化氯具有氧化性才用于自来水的杀菌消毒，B错误；C项，二氧化硅透光性好，用于制造光导纤维，C错误；D项，液氨气化时吸收大量热，所以氨可用作制冷剂，D错误。故选A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$