第6讲 碳、硅及其化合物-【金版教程】2026年高考化学一轮总复习首选用卷课件PPT（区域A版 新版本）

0 第一部分　基础过关 第三章　元素及其重要化合物 第6讲　碳、硅及其化合物 考点1　碳及其化合物 1．(2023·江苏卷)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2 2．新材料的新秀——石墨烯、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，所以具有一定的亲水性，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 3 3．CO2通入下列各溶液中，不可能产生沉淀的是(　　) A．CaCl2溶液 B．石灰水 C．饱和Na2CO3溶液 D．Na2SiO3溶液 解析　A项，因H2CO3的酸性弱于盐酸，所以CO2通入CaCl2溶液中不反应，无沉淀产生；B项，生成CaCO3沉淀；C项，反应为Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3↓，因为NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，且反应中消耗水，所以有NaHCO3晶体析出；D项，因为H2CO3的酸性强于硅酸，所以会发生反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋Na2CO3，有沉淀产生。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 4 4．(2025·南京市、盐城市高三调研测试)实验室以CaCO3为原料，制备CO2并获得CaCl2·6H2O。下列图示装置和原理能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制取CO2 B．用装置乙除去CO2中的HCl C．用装置丙干燥并收集CO2 D．用装置丁蒸干溶液获得CaCl2·6H2O 解析　A项，H2SO4与CaCO3反应生成的微溶性的CaSO4会覆盖在CaCO3表面，阻碍H2SO4与CaCO3继续反应，故不能达到实验目的；B项，Na2CO3会与CO2反应生成NaHCO3，不能达到实验目的；C项，CO2为酸性气体，可以用浓硫酸干燥，CO2的密度比空气大，可用向上排空气法收集，能达到实验目的；D项，蒸干溶液时，CaCl2·6H2O会失去结晶水，不能达到实验目的。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 5 考点2　硅及其化合物 5．(2023·浙江1月选考)下列物质中属于耐高温酸性氧化物的是(　　) A．CO2 B．SiO2 C．MgO D．Na2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 6 解析　普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 7 7．将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后得到的固体物质是(　　) A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3 C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 8 解析　在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键，1 mol Si含Si—Si键的数目约为2×6.02×1023，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 9 A.云锦 B.牡丹瓷 C.麦秆画 D.油纸伞 考点3　无机非金属材料 9．(2025·八省联考(河南)适应性演练)我国传统手工艺品是劳动人民的智慧结晶，并随着时代发展不断创新。下列手工艺品中主要成分为无机物的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 10 10．(2025·广州市高三综合测试)化学推动科技进步。下列说法不正确的是(　　) A．祝融号探测器发现火星上存在橄榄石(MgxFe2－xSiO4)，其成分属于无机化合物 B．天和核心舱电推进系统中使用的氮化硼陶瓷，其属于新型无机非金属材料 C．奋斗者号载人潜水器球壳，其原料中的46Ti与47Ti互为同位素 D．月壤样品中发现天然玻璃纤维，该纤维中的SiO2属于分子晶体 解析　SiO2属于共价晶体，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 11 11．信息、材料、能源被称为新科技革命的“三大支柱”。下列有关资讯不正确的是(　　) A．在即将到来的新能源时代，太阳能、氢能将成为主要能源 B．高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤 C．光导纤维在信息产业中应用广泛，制造光导纤维的主要材料是单质硅 D．电子芯片使用的新型半导体材料砷化镓属于新型无机非金属材料 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 12 12．下列说法正确的是(　　) A．汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土 B．SiO2具有导电性，可用于制作光导纤维和光电池 C．12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) D．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 13 13．(2025·湛江市高三期末考试)我国某大学材料科学与工程学院研究团队通过对分子实施“麻醉”和“手术”，首次合成14个碳原子组成的环形纯碳分子材料(结构如图所示)。下列叙述错误的是(　　) A．C14Cl10和环形碳(C14)中碳原子的杂化类型相同 B．C14Cl10和环形碳(C14)中所有原子共平面 C．环形碳(C14)和环形碳(C10)互为同素异形体 D．上述转化中，断裂了极性键和非极性键 解析　C14Cl10中碳原子采用sp2杂化，环形碳(C14)中碳原子采用sp杂化，故A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 16 解析　盐酸的酸性比硅酸强，当盐酸与Ca3SiO5反应时，发生反应：6HCl＋Ca3SiO5===3CaCl2＋H2SiO3＋2H2O，D不正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 17 16．(2023·北京卷)中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨炔，是碳材料科学的一大进步。 下列关于金刚石、石墨、石墨炔的说法正确的是(　　) A．三种物质中均有碳碳原子间的σ键 B．三种物质中的碳原子都是sp3杂化 C．三种物质的晶体类型相同 D．三种物质均能导电 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 18 解析　金刚石中所有碳原子均采用sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用sp2杂化，石墨炔中苯环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B错误；金刚石为共价晶体，石墨炔为分子晶体，石墨为混合型晶体，C错误；金刚石中没有自由移动电子，不能导电，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 20 解析　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 21 解析　硅酸钠水溶液有黏性，能黏合玻璃塞与试剂瓶口，因此不能用带玻璃塞的试剂瓶盛装，A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 22 19．(2023·重庆卷)煤的化学活性是评价煤气化或燃烧性能的一项重要指标，可用与焦炭(由煤样制得)反应的CO2的转化率α来表示。研究小组设计测定α的实验装置如下： (1)装置Ⅰ中，仪器a的名称是________；b中除去的物质是________(填化学式)。 (2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1小时得焦炭，该过程称为___________。 ②装置Ⅱ中，高温下发生反应的化学方程式为____________________。 分液漏斗 HCl 煤的干馏　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 23 (3)装置Ⅲ中，先通入适量的气体X，再通入足量Ar气。若气体X被完全吸收，则可依据d和e中分别生成的固体质量计算α。 ①d中的现象是_________________。 ②e中生成的固体为Ag，反应的化学方程式为 _____________________________________________。 ③d和e的连接顺序颠倒后将造成α________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (4)在工业上按照国家标准测定α：将干燥后的CO2(含杂质N2的体积分数为n)以一定流量通入装置Ⅱ反应，用奥氏气体分析仪测出反应后某时段气体中CO2的体 积分数为m，此时α的表达式为______________________。 有白色沉淀产生 CO＋2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓＋(NH4)2CO3＋2NH3 偏大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 25 20．H2SO4­SiO2法生产多晶硅的流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．合成1反应中H2作氧化剂 B．合成2的反应为SiF4＋NaAlH4===SiH4＋NaAlF4 C．上述流程说明SiO2可溶于H2SO4 D．净化、热解中生成的多晶硅为还原产物 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 解析　合成1中发生反应：Na＋Al＋2H2===NaAlH4，合成2中发生反应：NaAlH4＋SiF4===SiH4＋NaAlF4，合成3制备四氟化硅，净化、热解SiH4步骤中四氢化硅分解为晶体硅和氢气；合成3中NaAlF4与硫酸反应生成HF，HF与二氧化硅反应生成SiF4，因此题中不能说明二氧化硅溶于硫酸，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27 21．(2025·沈阳市高中三年级教学质量监测)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，其流程如下图。 已知：Mg2Si＋4HCl===2MgCl2＋SiH4↑。 下列说法中错误的是(　　) A．点燃镁条引发反应的过程中，涉及两种晶体类型的变化 B．CO2氛围是为了阻止Si被二次氧化和SiH4自燃 C．操作2为用去离子水洗涤并烘干 D．1 mol镁粉生成MgO和Mg2Si的混合物，转移2 mol电子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 29 22．(2024·浙江6月选考)Si5Cl10中的Si原子均通过sp3杂化轨道成键，与NaOH溶液反应Si元素均转化成Na2SiO3。下列说法不正确的是(　　) A．Si5Cl10分子结构可能是 B．Si5Cl10与水反应可生成一种强酸 C．Si5Cl10与NaOH溶液反应会产生H2 D．Si5Cl10沸点低于相同结构的Si5Br10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 31 23. (2023·山东卷)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(　　) A．与石墨相比，(CF)x导电性增强 B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强 C．(CF)x中C—C的键长比C—F短 D．1 mol (CF)x中含有2x mol共价单键 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 32 解析　(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；(CF)x中C原子的所有价电子均参与成键，没有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，B正确；C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中C—C的键长比C—F长，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中C与周围的3个碳原子形成共价键，每个C—C键被2个碳原子共用，和1个F原子形成共价键，即1 mol(CF)x中含有2.5x mol共价单键，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 33 24．草酸晶体(H2C2O4·2H2O)是一种重要 的络合剂，其熔点为101 ℃，易溶于水，受热 脱水，170 ℃以上分解。工业上可利用如图所 示原理制备草酸晶体。请回答： (1)“高压、加热”时的容器不能选用瓷质 容器，理由为________________________________(用化学方程式表示)。 (2)“铅化法”中可循环利用的物质为_____________________；一系列操作为____________________________。 (3)与“钙化法”相比，“铅化法”制备的草酸晶体更纯，但其不足之处为__________________________。 2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O 硫酸铅(或PbSO4) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 铅为重金属，会产生污染 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 34 (4)某同学利用如图装置(部分夹持装置略)探究草酸晶体分解的产物中是否含有CO。 ①上述装置依次连接的合理顺序为________________________(按气流方向，用小写字母表示)；装置D反应管中盛有的物质是________。 ②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________________________ ________________________。 a→de→fg(或gf)→bc→h CuO D中黑色粉末变为红色， B中澄清石灰水变浑浊 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 35 解析　 (4)①可用CuO和澄清石灰水共同检验CO，则装置D反应管中盛有的物质为CuO。足量碱石灰可除去草酸晶体分解产生的CO2气体和H2O，剩余气体和D中CuO反应，生成的气体经澄清石灰水检验，过量的气体可用排水法收集，则装置依次连接的合理顺序为a→de→fg(或gf)→bc→h。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 36 25．我国科学家实现了CO2到淀粉的 人工合成，有利于“碳中和”的实现。其物 质转化过程示意图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．反应①中涉及的能量转化：电能→化学能 B．CO2→CH3OH→C3→C6每一步均存在碳原子杂化轨道类型的改变 C．C3中的所有C、O原子不可能在一个平面上 D．过程①②③均为氧化还原反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 37 解析　反应①为用太阳能电池电解水制氢气和氧气，涉及的能量变化：电能→化学能，故A正确；CO2→CH3OH，有C原子从sp杂化变为sp3杂化，CH3OH→C3，有C原子从sp3杂化变为sp2杂化，C3→C6，有C原子从sp2杂化变为sp3杂化，故B正确；C3中有碳氧双键，为平面结构，根据单键可以绕轴旋转可知，两个羟基的O也可能共平面，故C错误；过程①②③都涉及元素的化合价的变化，都是氧化还原反应，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 38 　　　　　　　 R 6．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．二氧化硅能与石灰石反应：SiO2＋CaCO3eq \o(=====,\s\up17(高温))CaSiO3＋CO2↑ C．可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑ D．水泥的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 解析　将足量CO2气体通入水玻璃中，发生反应：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3；加热蒸干、高温灼烧时发生反应：H2SiO3eq \o(=====,\s\up17(△))H2O＋SiO2，2NaHCO3eq \o(=====,\s\up17(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3eq \o(=====,\s\up17(高温))Na2SiO3＋CO2↑，最后所得固体物质是Na2SiO3，故选A。 8．(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过程如下： eq \a\vs4\al(石英砂) eq \o(―――――――→,\s\up17(焦炭),\s\do15(1800～2000 ℃))粗硅eq \o(――→,\s\up17(HCl),\s\do15(300 ℃))SiHCl3eq \o(――→,\s\up17(H2),\s\do15(1100 ℃)) eq \a\vs4\al(高纯硅) 下列说法错误的是(　　) A．制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑ B．1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023 C．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 14．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及其化合物)： 下列叙述不正确的是(　　) A．“还原”步骤中焦炭主要被氧化为CO B．“高温氮化”中主要反应的化学方程式为3Si＋2N2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si3N4 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸或稀硫酸 解析　焦炭与石英砂发生反应SiO2＋2Ceq \o(=====,\s\up17(高温))Si＋2CO↑，焦炭被氧化成CO，A正确；“高温氮化”是Si与氮气化合生成Si3N4，化学方程式为3Si＋2N2eq \o(=====,\s\up17(高温))Si3N4，B正确；原料气中含有N2和少量的O2，氧气能与Cu反应生成CuO，N2不与Cu反应，操作X可以得到纯净氮气，C正确；粗硅中含有少量Fe和Cu，即Si3N4中含有少量Fe和Cu，Fe、Cu与稀硝酸反应，得到可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(NO3)2，稀硝酸可以除去Si3N4中Fe和Cu，但Cu不溶于稀硫酸，故不能用稀硫酸，D错误。 15．Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是(　　) A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cleq \o(=====,\s\up17(△))CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与SO2反应生成新盐 D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2 17．工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如图所示。 已知：流化床反应器的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等。下列说法正确的是(　　) A．电弧炉中发生的反应为C＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))CO2↑＋Si B．SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯 C．每生成1 mol高纯硅，需要44.8 L Cl2(标准状况) D．该工艺流程中Si的产率高，符合绿色化学要求 18．白炭黑(可用SiO2·nH2O表示其组成)可广泛应用于日用化工、橡胶制品、电子工业等领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装 B．“沉淀”反应的离子方程式为SiOeq \o\al(2－,3)＋H2O＋CO2===H2SiO3↓＋COeq \o\al(2－,3) C．蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和极性共价键 D．用稀盐酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀表面的COeq \o\al(2－,3) CO2＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))2CO eq \f(1－n－m,（m＋1）（1－n）) 解析　(3)③d和e的连接顺序颠倒后，CO2、CO均可与银氨溶液反应，使消耗的银氨溶液偏多，α偏大。 (4)若CO2与N2的总体积为1 L，则CO2的体积为(1－n) L，设转化的CO2的体积为x L，则反应后V(CO2)＝(1－n－x) L，V(CO)＝2x L，CO2的体积分数m＝eq \f(1－n－x,1－n－x＋2x＋n)，解得x＝eq \f(1－m－n,m＋1)，则CO2的转化率α＝eq \f(x,1－n)＝eq \f(1－m－n,（m＋1）（1－n）)。 解析　点燃镁条引发反应的过程中，发生的反应为2Mg＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(点燃))2MgO＋Si、2Mg＋Sieq \o(=====,\s\up17(高温))Mg2Si，涉及到金属晶体、共价晶体、离子晶体三种晶体类型的变化，A错误。 解析　A项，如图 中所示的两个Cl原子都形成了两个共价键，而Cl原子只能形成一个共价键，则其中1个应为配位键，而Si不具备空轨道来接受孤电子对，因此结构是错误的。 $$