第04讲 碳、硅及无机非金属材料（复习讲义）（浙江专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第04讲 碳、硅及无机非金属材料 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳单质 知识点2 碳的重要氧化物 考向1 碳及其化合物的性质与应用 考向2 二氧化碳的综合利用 考点二 硅及其化合物 知识点1 硅 知识点2 二氧化硅与硅酸 考向1 硅及其化合物的性质与应用 考向2 硅的工业制法 考点三 硅酸盐、新型无机非金属材料 知识点1 硅酸盐 知识点2 传统非金属材料 知识点3 新型非金属材料 考向1 硅酸盐材料 考向2 新型无机非金属材料 04真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 碳及其化合物 选择题 非选择题 浙江1月T7，3分 硅及其化合物 选择题 非选择题 浙江1月T7，3分 无机非金属材料 选择题 非选择题 浙江1月T7，3分 浙江6月T1，3分 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，浙江选考命题不多，试题以选择题为主，题目容易，主要从以下几方面考查：化学与STSE、物质的组成和分类的应用、物质的性质和变化 、化学在中华民族传统文化中的应用等。 2．从命题思路上看，预计选考命题仍然会以生活、生产、实际应用为背景，突出C、Si及其重要化合物的性质及应用，题型延续选择题、填空题、综合推断题及实验探究题的形式，结合能源、环保等，以新材料、新工艺为载体，考查碳、硅及其化合物的晶体结构、性质及应用，以检测考生理论联系实际、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。 复习目标： 1．了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。 2．了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境的影响。 3．通过从材料组成和性质的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，并能科学合理地使用。 ( ) 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳单质 1．存在形式：有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为__________________。 金刚石 石墨 足球烯 (1)金刚石：_________空间网状结构。熔点_______，硬度_______，_______导电。 (2)石墨：层状结构，每层为_________的平面网状结构。熔点_______，硬度_______，_______导电，具有润滑性。 (3)足球烯(C60)：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成。_______导电。 2．主要化学性质——还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 CuO：C＋2CuO___________________ (冶炼金属)； SiO2：2C＋SiO2 ___________________ (制取粗硅)； H2O： C＋H2O(g) ___________________ (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓) ___________________； 浓HNO3：C＋4HNO3(浓) ___________________ 知识点2 碳的重要氧化物 CO CO2 物理性质 _______无味气体，密度比空气小，_______溶于水 _______无味气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合_________) 无毒(温室效应) 化学 性质 还原性 可燃性，还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 ①与炽热炭反应，②Mg在CO2中燃烧 与水反应 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 (石灰水) 无 ___________________==CaCO3↓＋H2O 相互转化 用途 燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 考向1 碳及其化合物的性质与应用 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 【变式训练1·变载体】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 【逻辑思维与科学建模】【变式训练2】(2025·浙大附中高一期中)材料新秀石墨烯和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．碳纳米材料中的C60、碳纳米管和石墨烯互为同素异形体 D．氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 【变式训练3·变题型】(2025·浙江嘉兴八校联盟高一期中)有一个反应在密闭容器中发生，三种物质CaCO3、CaO和CO2的质量比例变化如图所示。下列有关该反应的说法正确的是( ) A．CO2是反应物 B．CaO在反应中起催化作用 C．该反应是分解反应 D．反应中CaO和CaCO3的质量比为1∶1 考向2 二氧化碳的综合利用 例2利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是( ) A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐 B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想 C．1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA D．纳米金催化剂降低了反应的活化能 【变式训练1·变载体】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 【变式训练2·变考法】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 【变式训练3·变载体】海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是( ) A.海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能 B.钙化释放CO2的离子方程式：2HCO3-＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O C.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等 D.光合作用，每生成0.1 mol (CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏加德罗常数) ( ) 考点二 硅及其化合物 知识点1 硅 知识点2 二氧化硅与硅酸 1．二氧化硅 2．硅酸 得分速记 熟记下列方程式： (1)用SiO2制取粗硅的反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)Si和NaOH溶液的反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (3)SiO2和NaOH溶液的反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 (4)SiO2和氢氟酸的反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (5)向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。 考向1 硅及其化合物的性质与应用 例1(2025·浙江省诸暨市三模)三氯硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，是强还原剂且易水解。实验室通过反应Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g)制备SiHCl3，已知电负性：Cl>H>Si．下列说法正确的是( ) A．生成1mol H2，转移的电子数为2mol B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1 C．SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl和H2O D．上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，则该反应需在高温条件下自发进行 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省北斗星盟三模)已知甲硅烷(SiH4)能与高锰酸钾溶液发生反应：SiH4 +2MnO4-=2MnO2↓+ SiO32-+H2↑+H2O。下列说法正确的是( ) A．该反应是在强酸性环境中进行的 B．该反应的现象之一是溶液变成紫红色 C．SiH4沸点比(CH3)4Si低 D．该反应中SiH4被还原 【多步骤反应工艺流程分析】【变式训练2】二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。 回答下面问题： (1)碳元素和硅元素都位于周期表的 族，非金属性较强的是 (填元素符号)。工业上制备粗硅的反应：SiO2+2CSi+2CO↑，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱 (填“是”或“否”)。 (2)NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因 (用化学方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是 。制玻璃的原材料是石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)和大理石(CaCO3)，写出制玻璃时发生反应的化学方程式 、 。SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于 (填“离子”戒“共价”)化合物。 【变式训练3·变题型】硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 (1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是 (填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是 。 (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 (3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。 (4)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2Si(粗) SiiHCl3Si(纯)。写出步骤①的化学方程式： 。该反应中C作 剂，此方程式能否说明非金属性：C>Si 。若要证明C和Si的非金属性强弱，请设计实验并预测实验现象 。 考向2 硅的工业制法 例2(2025·浙江台州高一期末)工业制备高纯硅的流程如下，下列说法不正确的是( ) A．SiO2的结构式为O=Si=O B．Si在周期表中处于金属与非金属的分界处，可作半导体材料 C．生成SiHCl3中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1 D．该工业流程中可以循环利用的气体有HCl、H2 【变式训练1·变考法】(2025·浙江丽水高一期中)工业制备高纯硅的主要过程如下，下列说法正确的是( ) 石英砂粗硅高纯硅 A．该过程说明非金属性：C＞Si B．制备粗硅的化学反应方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．单晶硅是应用广泛的半导体材料，常用来生产光导纤维 【化工生产与物质分离提纯】【变式训练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 【变式训练3·变题型】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 ( ) 考点三 硅酸盐、新型无机非金属材料 知识点1 硅酸盐 1．硅酸盐。由硅、氧与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 2．硅酸钠 (1)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。 (2)与酸性比硅酸强的酸反应 a．与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。 b．与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3．硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。 (1)氧化物的书写顺序：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。 (2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。 得分速记 1．硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。 2．H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可以从两方面解释：①硅酸盐比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。 知识点2 传统非金属材料 1．传统无机非金属材料，如_________、_________、_________等硅酸盐材料。 2．常见硅酸盐材料比较 物质 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 ___________________ ___________________ _________ 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 3．玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2 ___________________；CaCO3＋SiO2 ___________________ 知识点3 新型非金属材料 1．新型无机非金属材料 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等 半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆、医疗、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉等 2．碳纳米材料 碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料 (1)类型：_________、_________、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。 材料类型 性能 用途 碳纳米管 比表面积大，高强度，优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 电阻率低，热导率高，具有很高的强度 用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 得分速记 水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。 考向1 硅酸盐材料 例1(2025·浙江省强基联高三联考)2024年6月25日，携带人类首次所采月背样本的嫦娥六号返回器成功降落在中国内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗草原上，下列有关说法不正确的是( ) A．月壤中的“嫦娥石[(Ca8Y)Fe (PO4)7]”属于无机盐 B．由玄武岩纤维制成的五星红旗在月球背面成功展开，其成分属于有机高分子材料 C．月壤矿物中发现了至少的水，证明了月球月表下确实有水 D．耐烧蚀天线透波窗具有优异的力学性能、低热导率、低热膨胀、耐热冲击性能和化学稳定性等特点 【变式训练1·变载体】(2025·浙江强基联盟高三联考)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．金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合 B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与反应生成新盐 D．所有Si被Al取代则得到铝硅酸盐 【文化遗产保护与学科知识结合】【变式训练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 【变式训练3·变载体】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 考向2 新型无机非金属材料 例2(2025·浙江9+1联盟高一期中)下列有关无机非金属材料说法不正确的是( ) A．压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化 B．石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一 C．碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作 D．石墨烯的电阻率低，热导率也低 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)文物见证历史，化学创造文明。下列宁波博物馆馆藏文物中，主要由无机非金属材料制成的是( ) A．战国羽人竞渡铜钺 B．唐越窑青瓷托盏 C．明五子戏弥勒竹雕 D．南宋天封塔地宫银殿 【化工生产与学科知识结合】【变式训练2】氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是 A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2 B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4 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 【变式训练3·变题型】氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是( ) A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂 C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收 1．(2025·浙江1月卷，7，3分)下列物质的结构或性质不能说明其用途的是( ) A．葡萄糖分子结构中有多个羟基，故葡萄糖可与银氨溶液反应制作银镜 B．具有网状结构的交联橡胶弹性好、强度高，故可用作汽车轮胎材料 C．SiC的碳、硅原子间通过共价键形成空间网状结构，硬度大，故SiC可用作砂轮磨料 D．NaHCO3能中和酸并受热分解产生气体，故可用作加工馒头的膨松剂 2．(2024·浙江1月卷，7，3分)根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化，下列推测不合理的是( ) 材料 组成和结构变化 性能变化 A 生铁 减少含碳量 延展性增强 B 晶体硅 用碳原子取代部分硅原子 导电性增强 C 纤维素 接入带有强亲水基团的支链 吸水能力提高 D 顺丁橡胶硫 疏化使其结构由线型转变为网状 强度提高 3．(2023·浙江6月卷，1，3分)材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列材料主要成分属于有机物的是( ) A．石墨烯 B．不锈钢 C．石英光导纤维 D．聚酯纤维 4．(2023·浙江1月卷，7，3分)下列反应的离子方程式不正确的是( ) A．Cl2通入氢氧化钠溶液：Cl2+2OH-= Cl-+ ClO-+H2O B．氧化铝溶于氢氧化钠溶液：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O C．过量CO2通入饱和碳酸钠溶液：2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3↓ D．H2SO3溶液中滴入氯化钙溶液：SO32-+Ca2+=CaSO3↓ 5．(2022·浙江6月卷，8，2分)下列说法不正确的是( ) A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明 C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料 D．用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏 12 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第04讲 碳、硅及无机非金属材料 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳单质 知识点2 碳的重要氧化物 考向1 碳及其化合物的性质与应用 考向2 二氧化碳的综合利用 考点二 硅及其化合物 知识点1 硅 知识点2 二氧化硅与硅酸 考向1 硅及其化合物的性质与应用 考向2 硅的工业制法 考点三 硅酸盐、新型无机非金属材料 知识点1 硅酸盐 知识点2 传统非金属材料 知识点3 新型非金属材料 考向1 硅酸盐材料 考向2 新型无机非金属材料 04真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 碳及其化合物 选择题 非选择题 浙江1月T7，3分 硅及其化合物 选择题 非选择题 浙江1月T7，3分 无机非金属材料 选择题 非选择题 浙江1月T7，3分 浙江6月T1，3分 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，浙江选考命题不多，试题以选择题为主，题目容易，主要从以下几方面考查：化学与STSE、物质的组成和分类的应用、物质的性质和变化 、化学在中华民族传统文化中的应用等。 2．从命题思路上看，预计选考命题仍然会以生活、生产、实际应用为背景，突出C、Si及其重要化合物的性质及应用，题型延续选择题、填空题、综合推断题及实验探究题的形式，结合能源、环保等，以新材料、新工艺为载体，考查碳、硅及其化合物的晶体结构、性质及应用，以检测考生理论联系实际、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。 复习目标： 1．了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。 2．了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境的影响。 3．通过从材料组成和性质的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，并能科学合理地使用。 ( ) 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳单质 1．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。 金刚石 石墨 足球烯 (1)金刚石：正四面体空间网状结构。熔点高，硬度大，不导电。 (2)石墨：层状结构，每层为正六边形的平面网状结构。熔点高，硬度小，能导电，具有润滑性。 (3)足球烯(C60)：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成。不导电。 2．主要化学性质——还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 CuO：C＋2CuO2Cu＋CO2↑(冶炼金属)； SiO2：2C＋SiO2Si＋2CO↑ (制取粗硅)； H2O： C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O； 浓HNO3：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 知识点2 碳的重要氧化物 CO CO2 物理性质 无色无味气体，密度比空气小，难溶于水 无色无味气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小) 毒性 有毒(易结合血红蛋白) 无毒(温室效应) 化学 性质 还原性 可燃性，还原氧化铁 无(灭火) 氧化性 ①与炽热炭反应，②Mg在CO2中燃烧 与水反应 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 (石灰水) 无 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O 相互转化 用途 燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 考向1 碳及其化合物的性质与应用 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。 【变式训练1·变载体】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。 【逻辑思维与科学建模】【变式训练2】(2025·浙大附中高一期中)材料新秀石墨烯和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．碳纳米材料中的C60、碳纳米管和石墨烯互为同素异形体 D．氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 【答案】C 【解析】A项，石墨烯只含碳元素，是碳元素组成的一种单质，故A错误；B项，氧化石墨烯中含有C、H、O元素，不是氧化物，故B错误；C项，碳纳米材料中的C60、碳纳米管和石墨烯都是碳元素组成的单质，互为同素异形体，故C正确；D项，氧化石墨烯中形成大派键的电子数减少，导电性比石墨烯差，故D错误；故选C。 【变式训练3·变题型】(2025·浙江嘉兴八校联盟高一期中)有一个反应在密闭容器中发生，三种物质CaCO3、CaO和CO2的质量比例变化如图所示。下列有关该反应的说法正确的是( ) A．CO2是反应物 B．CaO在反应中起催化作用 C．该反应是分解反应 D．反应中CaO和CaCO3的质量比为1∶1 【答案】A 【解析】反应前和反应后图像对比可知，CaCO3的质量增加，CO2和CaO的含量减少，说明主要发生如下反应，CO2+CaO= CaCO3。A项，CO2质量减少，作为反应物，A项正确；B项，CaO的质量减少，作为反应物，不是催化剂，B项错误；C项，该反应是化合反应，C项错误；D项，根据方程式计算，反应中CaO和CaCO3的质量比为56∶100，D项错误；故选A。 考向2 二氧化碳的综合利用 例2利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是( ) A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐 B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想 C．1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA D．纳米金催化剂降低了反应的活化能 【答案】C 【解析】N(C2H5)3有碱性，可与氯化氢反应生成盐N(CH2CH3)3·HCl，A项正确；CO2加氢合成甲酸，反应的化学方程式为CO2+H2HCOOH，原子利用率为100%，符合绿色化学思想，B项正确；反应中碳元素化合价由+4降低为+2，1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为2NA，C项错误；催化剂通过降低反应活化能提高反应速率，纳米金催化剂降低了反应的活化能，D项正确。 【变式训练1·变载体】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】含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是自然界碳循环中的重要物质，A项正确；CO2加氢转化为乙烯，C元素的化合价降低，CO2得电子，被还原，B项正确；CO2中C元素的化合价为+4，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，C项错误；CO2与环氧丙烷反应可合成聚碳酸酯，聚碳酸酯易降解，D项正确。 【变式训练2·变考法】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。 【变式训练3·变载体】海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是( ) A.海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能 B.钙化释放CO2的离子方程式：2HCO3-＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O C.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等 D.光合作用，每生成0.1 mol (CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏加德罗常数) 【答案】D 【解析】题图中CO2在弱碱性条件下转化成Na2CO3、NaHCO3，遇氯化钙发生2HCO3 (－)＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，生成CaCO3沉淀钙化同时释放CO2，再经光合作用，形成有机物参与海洋碳循环。A.CO2经光合作用形成有机物参与海洋碳循环，过程中能将太阳能转化为化学能，故A正确；B.钙化生成CaCO3沉淀同时释放CO2的离子方程式：2HCO3-＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，故B正确；C.温度高或酸性条件下，二氧化碳在水中溶解度小，影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等，故C正确；D.光合作用，碳由＋4价降为0价，每生成0.1 mol (CH2O)x转移电子数为0.4xNA，故D错误。 ( ) 考点二 硅及其化合物 知识点1 硅 知识点2 二氧化硅与硅酸 1．二氧化硅 2．硅酸 得分速记 熟记下列方程式： (1)用SiO2制取粗硅的反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (2)Si和NaOH溶液的反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (3)SiO2和NaOH溶液的反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 (4)SiO2和氢氟酸的反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (5)向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。 考向1 硅及其化合物的性质与应用 例1(2025·浙江省诸暨市三模)三氯硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，是强还原剂且易水解。实验室通过反应Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g)制备SiHCl3，已知电负性：Cl>H>Si．下列说法正确的是( ) A．生成1mol H2，转移的电子数为2mol B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1 C．SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl和H2O D．上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，则该反应需在高温条件下自发进行 【答案】B 【解析】A项，电负性：Cl>H>Si，Si-H中，电子对偏向于H，则SiHCl3中Si为+4价，根据方程式：Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2，转移了4个电子，故生成1molH2，转移的电子数为4mol，A错误；B项，在该反应中HCl是氧化剂，在参加反应的3个H中，1个化合价降低到-1价，2个化合价降低到0价；Si化合价由0升高到+4价，做还原剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1，B正确；C项，SiHCl3水解的化学方程式为：SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓ +3HCl+H2↑，SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl、H2和H2O，C错误；D项，上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，ΔH＞0，正向是熵减反应，ΔS＜0，则该反应自发进行需ΔG=ΔH-TΔS＜0，可知需要在低温条件下，D错误；故选B。 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省北斗星盟三模)已知甲硅烷(SiH4)能与高锰酸钾溶液发生反应：SiH4 +2MnO4-=2MnO2↓+ SiO32-+H2↑+H2O。下列说法正确的是( ) A．该反应是在强酸性环境中进行的 B．该反应的现象之一是溶液变成紫红色 C．SiH4沸点比(CH3)4Si低 D．该反应中SiH4被还原 【答案】C 【解析】A项，若是强酸性，则硅酸根离子会变成硅酸沉淀，A错误；B项，MnO4-生成MnO2，溶液紫红色褪去，B错误；C项，SiH4和(CH3)4Si都是非极性分子，前者相对分子质量小，分子间作用力小，沸点低，C正确；D项，SiH4中H化合价升高，做还原剂，被氧化，D错误；故选C。 【多步骤反应工艺流程分析】【变式训练2】二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。 回答下面问题： (1)碳元素和硅元素都位于周期表的 族，非金属性较强的是 (填元素符号)。工业上制备粗硅的反应：SiO2+2CSi+2CO↑，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱 (填“是”或“否”)。 (2)NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因 (用化学方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是 。制玻璃的原材料是石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)和大理石(CaCO3)，写出制玻璃时发生反应的化学方程式 、 。SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于 (填“离子”戒“共价”)化合物。 【答案】(1) IVA C 否 (2) 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ 共价 【解析】(1)C与Si属于同一主族，C与Si的最外层电子数都是4，所以碳元素和硅元素都位于周期表的ⅣA族；同主族从上至下，元素的非金属性逐渐减弱，所以非金属性C>Si；工业上制备粗硅的反应不能比较出碳和硅元素的非金属性强弱，因为该反应产生的CO是气体，CO离开体系后，反应持续正向进行；(2)玻璃中的成分SiO2能和NaOH发生反应，产生具有粘性的硅酸钠，玻璃塞粘在瓶口不能被打开，其反应原理是2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O；SiO2能和HF反应，所以用氢氟酸溶液可以在玻璃表面写字，即反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；SiO2能和Na2CO3反应产生Na2SiO3，也能和CaCO3反应产生CaSiO3，所以制玻璃反应方程式分别为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；SiC是两种不同的非金属元素用共价键构成的共价化合物。 【变式训练3·变题型】硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 (1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是 (填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是 。 (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 (3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。 (4)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2Si(粗) SiiHCl3Si(纯)。写出步骤①的化学方程式： 。该反应中C作 剂，此方程式能否说明非金属性：C>Si 。若要证明C和Si的非金属性强弱，请设计实验并预测实验现象 。 【答案】(1) Si SiO2 (2)SiO2+4HF＝SiF4+2H2O (3)2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体) (4) SiO2+2CSi+2CO↑ 还原 不能 将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀 【解析】(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是Si，光导纤维的主要成分是SiO2。(2)二氧化硅能和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为SiO2+4HF＝SiF4+2H2O。(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，反应的离子方程式为2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体)。(4)步骤①是高温下二氧化硅和焦炭反应生成硅和CO，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，该反应中C失去电子，作还原剂，该反应不是在溶液中进行的置换反应，此方程式不能说明非金属性C＞Si。将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀，可证明C的非金属性强于Si。 考向2 硅的工业制法 例2(2025·浙江台州高一期末)工业制备高纯硅的流程如下，下列说法不正确的是( ) A．SiO2的结构式为O=Si=O B．Si在周期表中处于金属与非金属的分界处，可作半导体材料 C．生成SiHCl3中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：1 D．该工业流程中可以循环利用的气体有HCl、H2 【答案】A 【解析】二氧化硅和焦炭高温反应生成粗硅和一氧化碳，粗硅和氯化氢在300℃下反应生成SiHCl3和氢气，SiHCl3和氢气在1100℃下反应生成高纯硅和氯化氢，反应分别为：SiO2+2CSi+2CO↑、Si+3HClSiHCl3+H2、SiHCl3+2H2Si+3HCl。A项，二氧化硅为共价晶体，每个Si原子和O原子形成四个Si-O键，不存在Si=O，故A错误；B项，Si在周期表中处于金属与非金属的分界处，导电性介于导体和绝缘体之间，可作半导体材料，故B正确；C项，生成SiHCl3反应为Si+3HClSiHCl3+H2，氧化剂(HCl)与还原剂(Si)的物质的量之比为3：1，故C正确；D项，结合反应的方程式，该工业流程中可以循环利用的气体有HCl、H2，故D正确；故选A。 【变式训练1·变考法】(2025·浙江丽水高一期中)工业制备高纯硅的主要过程如下，下列说法正确的是( ) 石英砂粗硅高纯硅 A．该过程说明非金属性：C＞Si B．制备粗硅的化学反应方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．单晶硅是应用广泛的半导体材料，常用来生产光导纤维 【答案】C 【解析】A项，该反应在高温下进行，不能直接比较C和Si的非金属性，非金属性应通过其他方法(如最高价氧化物酸性)判断，A错误；B项，制备粗硅的正确反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，B错误；C项，HCl和H2中若含水和氧气，可能引发副反应或爆炸，需充分去除以保证反应安全性和纯度，C正确；D项，光导纤维由SiO2制成，单晶硅用于半导体材料，D错误；故选C。 【化工生产与物质分离提纯】【变式训练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。 【变式训练3·变题型】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。 ( ) 考点三 硅酸盐、新型无机非金属材料 知识点1 硅酸盐 1．硅酸盐。由硅、氧与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 2．硅酸钠 (1)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。 (2)与酸性比硅酸强的酸反应 a．与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。 b．与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3．硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。 (1)氧化物的书写顺序：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。 (2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。 得分速记 1．硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。 2．H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可以从两方面解释：①硅酸盐比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。 知识点2 传统非金属材料 1．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 2．常见硅酸盐材料比较 物质 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 黏土、石灰石 纯碱、石灰石和石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 3．玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 知识点3 新型非金属材料 1．新型无机非金属材料 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等 半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆、医疗、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉等 2．碳纳米材料 碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料 (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。 材料类型 性能 用途 碳纳米管 比表面积大，高强度，优良的电学性能 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 电阻率低，热导率高，具有很高的强度 用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 得分速记 水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。 考向1 硅酸盐材料 例1(2025·浙江省强基联高三联考)2024年6月25日，携带人类首次所采月背样本的嫦娥六号返回器成功降落在中国内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗草原上，下列有关说法不正确的是( ) A．月壤中的“嫦娥石[(Ca8Y)Fe (PO4)7]”属于无机盐 B．由玄武岩纤维制成的五星红旗在月球背面成功展开，其成分属于有机高分子材料 C．月壤矿物中发现了至少的水，证明了月球月表下确实有水 D．耐烧蚀天线透波窗具有优异的力学性能、低热导率、低热膨胀、耐热冲击性能和化学稳定性等特点 【答案】B 【解析】A项，嫦娥石因其含有Y、Ca、Fe等元素，属于无机化合物，又因含有磷酸根，是无机盐，A正确；B项，玄武岩纤维属于无机纤维，B错误；C项，月壤矿物中发现了至少170ppm的水，证明了月球月表下确实有水，C正确；D项，耐烧蚀天线透波窗具有优异的力学性能、低热导率、低热膨胀、耐热冲击性能和化学稳定性等特点，在返回器再入大气时起到防热耐烧蚀的关键作用，保障嫦娥六号返回器在返回过程中严酷的气动加热环境下天线的正常通讯，D正确；故选B。 【变式训练1·变载体】(2025·浙江强基联盟高三联考)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．金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合 B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与反应生成新盐 D．所有Si被Al取代则得到铝硅酸盐 【答案】D 【解析】A项，Ca3SiO5属于盐，含有离子键，金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合，A正确；B项，Ca3SiO5有吸水性，易板结，所以需要密封保存，B正确；C项，亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+ Ca3SiO5=3CaSO3+H2SiO3，C正确；D项，部分Si被Al取代则得到铝硅酸盐，D错误； 故选D。 【文化遗产保护与学科知识结合】【变式训练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。 【变式训练3·变载体】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。 考向2 新型无机非金属材料 例2(2025·浙江9+1联盟高一期中)下列有关无机非金属材料说法不正确的是( ) A．压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化 B．石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一 C．碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作 D．石墨烯的电阻率低，热导率也低 【答案】D 【解析】A项，压电陶瓷具有压电效应，可实现机械能与电能的相互转化，故A正确，不符合题意；B项，制造玻璃的原料包括石灰石、石英砂和纯碱，制造水泥的原料包括石灰石和黏土，故B正确，不符合题意；C项，碳化硅(SiC)硬度高、耐高温，常用于高温结构陶瓷，故C正确，不符合题意；D项，石墨烯电阻率低，但其热导率极高(远超一般材料)，故D错误，符合题意；故选D。 【变式训练1·变载体】(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)文物见证历史，化学创造文明。下列宁波博物馆馆藏文物中，主要由无机非金属材料制成的是( ) A．战国羽人竞渡铜钺 B．唐越窑青瓷托盏 C．明五子戏弥勒竹雕 D．南宋天封塔地宫银殿 【答案】B 【解析】A项，战国羽人竞渡铜钺属于合金材料，A不符合题意；B项，唐越窑青瓷托盏是瓷器，属于无机非金属材料，B符合题意；C项，明五子戏弥勒竹雕是竹制品，是纤维素，属于天然有机高分子材料，C不符合题意；D项，南宋天封塔地宫银殿属于金属材料，D不符合题意；故选B。 【化工生产与学科知识结合】【变式训练2】氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是 A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2 B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4 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 【答案】A 【解析】石英砂为SiO2，SiO2与焦炭在高温下发生：SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅与氮气反应生成Si3N4，还含有Fe、Cu的单质及化合物，经过酸洗而除去，得到纯净的Si3N4。A项，“还原”时焦炭主要被氧化为CO，A错误；B项，“高温氮化”反应为硅与氮气反应生成Si3N4，化学方程式为3Si+2N2Si3N4，B正确；C项，原料气可以为空气，通过灼热的铜粉除去氧气得到氮气，故“操作X”为原料气通过灼热的铜粉，C正确；D项，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的单质及化合物，Fe、Cu的单质及化合物可以与稀硝酸反应而溶解，而Si3N4与稀硝酸不反应，故“稀酸Y”可选用稀硝酸，D正确；故选A。 【变式训练3·变题型】氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是( ) A．反应①的氧化产物为CO2 B．粗硅中可能含有金刚砂 C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收 【答案】B 【解析】A项，反应①中焦炭是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；B项，金刚砂是SiC，焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO，B正确；C项，加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，制取NH3不能通过加热NH4Cl制备，C错误；D项，反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误；故选B。 1．(2025·浙江1月卷，7，3分)下列物质的结构或性质不能说明其用途的是( ) A．葡萄糖分子结构中有多个羟基，故葡萄糖可与银氨溶液反应制作银镜 B．具有网状结构的交联橡胶弹性好、强度高，故可用作汽车轮胎材料 C．SiC的碳、硅原子间通过共价键形成空间网状结构，硬度大，故SiC可用作砂轮磨料 D．NaHCO3能中和酸并受热分解产生气体，故可用作加工馒头的膨松剂 【答案】A 【解析】A项，葡萄糖分子中含有醛基，具有还原性，能发生银镜反应，可与银氨溶液反应制作银镜，A符合题意；B项，橡胶的分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时，具有迅速复原的能力，因此其弹性好，强度高，且具有良好的物理力学性能和化学稳定性，故可用作汽车轮胎材料，B不符合题意；C项，SiC中原子以共价键形成空间网状结构，熔点高、硬度大，可用作砂轮、砂纸的磨料，C不符合题意；D项，NaHCO3可中和酸生成二氧化碳气体，并受热分解产生大量二氧化碳气体，可用作食品膨松剂，D不符合题意；故选A。 2．(2024·浙江1月卷，7，3分)根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化，下列推测不合理的是( ) 材料 组成和结构变化 性能变化 A 生铁 减少含碳量 延展性增强 B 晶体硅 用碳原子取代部分硅原子 导电性增强 C 纤维素 接入带有强亲水基团的支链 吸水能力提高 D 顺丁橡胶硫 疏化使其结构由线型转变为网状 强度提高 【答案】B 【解析】A项，较低的碳含量赋予材料更好的延展性和可塑性，A正确；B项，碳的电负性更大一些，则用碳原子取代部分硅原子，晶体硅的导电能力会下降，B错误；C项，淀粉、纤维素的主链上再接上带有强亲水基团的支链(如丙烯酸钠)，在交联剂作用下形成网状结构可以提高吸水能力，C正确；D项，在橡胶中加入硫化剂和促进剂等交联助剂，在一定的温度、压力条件下，使线型大分子转变为三维网状结构，网状结构相对线性结构具有更大的强度，D正确；故选B。 3．(2023·浙江6月卷，1，3分)材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列材料主要成分属于有机物的是( ) A．石墨烯 B．不锈钢 C．石英光导纤维 D．聚酯纤维 【答案】D 【解析】A项，石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，为碳的单质，属于无机物，A不符合题意；B项，不锈钢是Fe、Cr、Ni等的合金，属于金属材料，B不符合题意；C项，石英光导纤维的主要成分为SiO2，属于无机非金属材料，C不符合题意；D项，聚酯纤维俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，属于有机物，D符合题意；故选D。 4．(2023·浙江1月卷，7，3分)下列反应的离子方程式不正确的是( ) A．Cl2通入氢氧化钠溶液：Cl2+2OH-= Cl-+ ClO-+H2O B．氧化铝溶于氢氧化钠溶液：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O C．过量CO2通入饱和碳酸钠溶液：2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3↓ D．H2SO3溶液中滴入氯化钙溶液：SO32-+Ca2+=CaSO3↓ 【答案】D 【解析】A项，Cl2通入氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为：Cl2+2OH-= Cl-+ ClO-+H2O，A正确；B项，氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，B正确；C项，过量CO2通入饱和碳酸钠溶液反应产生碳酸氢钠晶体，反应的离子方程式为：2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3↓，C正确；D项，H2SO3溶液中滴入氯化钙溶液，因亚硫酸酸性弱于盐酸，不能发生反应，D不正确；故选D。 5．(2022·浙江6月卷，8，2分)下列说法不正确的是( ) A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明 C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料 D．用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏 【答案】A 【解析】A项，晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造晶体管、集成电路等，而二氧化硅常用于制造光导纤维，A错误；B项，钠的焰色反应为黄色，可用作透雾能力强的高压钠灯，B正确；C项，耐高温材料应具有高熔点的性质，氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，C正确；D项，石灰石的主要成分为碳酸钙，石灰石-石膏法脱硫过程中发生反应：CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D正确；故选A。 8 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$