第04讲 碳、硅及无机非金属材料（复习讲义）（湖南专用）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 硅及其化合物 知识点1 硅单质 知识点2 二氧化硅 知识点3 硅酸 知识点3 硅酸盐 考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用 考向2 考查硅的制备 【思维建模】 在设计制备纯硅的试题中，常遇到的知识点 考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质 知识点2 碳的氧化物 知识点3 碳酸的正盐和酸式盐的比较 知识点4 碳酸和硅酸性质的比较 考向1 考查碳及及其化合物性质和应用 考向2 考查二氧化碳与碱反应图像分析 【思维建模】 二氧化碳与碱反应图像题解题步骤 考向3 考查有关碳族元素的价类二维图 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 知识点2 新型无机非金属材料 考向1 考查传统无机非金属材料的分类与应用 考向2 考查新型无机非金属材料的分类与应用 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 硅及其化合物 选择题 非选择题 湖南卷T17，2分 湖南卷T17，2分 碳及其重要化合物 选择题 非选择题 湖南卷T12，3分 湖南卷T18，2分 湖南卷T13，3分 湖南卷T1，3分 湖南卷T15，4分 无机非金属材料 选择题 非选择题 湖南卷T1，3分 湖南卷T1，3分 湖南卷T1，3分 考情分析： 1.从命题题型和内容上看，本讲知识的特点是繁杂，涉及的化学反应多，物质间的转化关系多样。注意Si、SiO2在现代科技中的应用经常以选择题形式出现，随着新能源、新材料、新工艺的发展应用，对碳硅及其化合物性质和应用的考查有逐渐增多的趋势，已成为高考考查的热点。 2.从命题思路上看，预计高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 硅及其化合物 知识点1 硅单质 1．硅元素的存在 硅在地壳中的含量仅次于 ，为26.3%。硅是一种 ，在自然界仅以 的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在 2．硅的物理性质 晶体硅是 、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的 3．硅的化学性质 硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子 (1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与 、 、 溶液反应 ①与氟气反应： ②与氢氟酸反应： ③与NaOH溶液反应： (2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应 ①与O2反应：Si＋O2SiO2 ②与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 ③与C反应：Si＋CSiC 4．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅 (1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段 ①用碳还原二氧化硅制备粗硅 ②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 得分速记 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅 (2)工业制备高纯硅的原理 工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应 ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 5．硅主要的用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料 得分速记 (1)硅单质的特性 ①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力 ③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)硅与NaOH溶液的反应本质 在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和数目时，应表示为： 知识点2 二氧化硅 1． 存在 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有 和 两大类，水晶、玛瑙的主要成分是 ，沙子、石英的主要成分就是 2． 物理性质 SiO2 水，熔点高，硬度大 3．结构 SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体 ①二氧化硅晶体是共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的 ②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2 ③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键 4．化学性质 (1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水 ①SiO2与NaOH溶液反应： ②SiO2与碱性氧化物反应： (2)SiO2的弱氧化性： (3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应： (用氢氟酸刻蚀玻璃) 得分速记 ①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) ②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶 ③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体 5．二氧化硅的用途 ①沙子是基本的建筑材料 ②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维 ③石英和玛瑙制作饰物和工艺品 ④实验室中使用石英坩埚 ⑤SiO2用于制备硅 ⑥SiO2用于制造各种玻璃制品 知识点3 硅酸 1． 物理性质 硅酸是 2．化学性质 (1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色 (2)不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O (3)与碱溶液反应： 3．用途 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以用作催化剂的载体 4．硅酸的制备——实验室常用 与 反应制取硅酸 实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象 实验操作 实验现象 实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 得分速记 ①SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3? SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl ②设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？ 实验过程 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体 实验装置图 实验现象 有白色胶状沉淀物生成 实验结论 硅酸的酸性比碳酸弱 化学方程式 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3 ③含硅化合物的特殊性 a. SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3 b. 酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O c. 无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水 d. 因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生 ④不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅 ⑤熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3 知识点4 硅酸盐 1.硅酸盐 (1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成 的主要成分 (2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数 于水 (3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。其结构示意图为 (4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成 表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示：K2O·Al2O3·6SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 2.最简单的硅酸盐——Na2SiO3 (1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃 (2)物理性质： ，可溶于水 (3)化学性质 ①与酸反应： ②与CO2反应： (4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂 考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用 例1（2024·湖南长沙·二模）化学促进了生活、生产、科研的发展，下列相关说法错误的是 A．在葡萄酒中添加SO2作为抗氧化剂食品保鲜，SO2在保鲜时体现了氧化性 B．华为Mate60手机高清镜头中使用的COC/COP(环状聚烯烃)是高分子化合物，也是混合物 C．中国自主研发的首个5G微基站射频芯片的主要材料是Si D．高铁动车的车厢厢体由不锈钢和铝合金制成，不锈钢和铝合金均属于金属材料 【变式训练1】（2025·湖南岳阳·二模）下列过程中的化学方程式或离子方程式书写错误的是 A．向硫化钠溶液中通入足量二氧化硫： B．黄铁矿(主要成分为)的燃烧： C．氟化物预防龋齿的化学原理： D．氮化硅可由石英与焦炭在高温的氮气流中制备： 【变式训练2】（2025·湖南·模拟预测）物质性质决定用途，下列两者对应关系错误的是 A．明矾溶液显酸性，中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈 B．溶液显碱性，常做烘焙糕点的膨松剂 C．维生素C具有还原性，可用作食品抗氧化剂 D．二氧化硅中存在光的全反射，并且有硬度和柔韧度，可作光导纤维 考向2 考查硅的制备 例2（2025·湖南·三模）下列相关的方程式正确的是 A．粗硅冶炼时主要反应的化学方程式： B．表示甲烷燃烧热的热化学方程式：　 C．某锂离子电池的负极反应式： D．硫酸铜溶液中加入过量浓氨水所发生的离子反应方程式： 思维建模 在设计制备纯硅的试题中，常遇到的知识点 （1）粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 （2）SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl （3）SiO2＋2Mg2MgO＋Si （4）SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑，SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl （5）SiH4在空气中易自燃 【变式训练1】（2023·湖南益阳·二模）工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如下： 已知：流化床反应的产物中，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 B．SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯 C．每生成高纯硅，需要(标准状况) D．该工艺的产率高，符合绿色化学要求 【变式训练2】（2025·湖南湘西·二模）镍及硫酸镍在新型材料、新型电池的生产中有着十分广泛的应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制备纯镍或硫酸镍的流程如下： 已知：①氧化性：Cu2+>H+(酸)>Ni2+>Fe2+>H+(水)； ②常温下溶度积常数：Ksp(NiS)=1.07×10-21、Ksp(CuS)=1.27×10-36。 (1)步骤①中焦炭和石英也可用于工业制粗硅，则工业制粗硅化学反应为 ；炉气使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式为 。 (2)步骤⑥以MS(含CuS)作阳极、NiSO4溶液作电解液电解可在 极(填“阴”或“阳”)获得粗镍。粗镍的电解精炼需要将电解液的pH控制在2~5之间，下列有关说法错误的是 (填序号)。 A．防止溶液的酸性过强造成H+放电，在阴极生成H2 B．防止溶液的酸性过弱使Ni2+转化成Ni(OH)2沉淀 C．若溶液的pH<2，可加入NiO或Ni(OH)2固体调节溶液的pH D．使粗镍中所含的杂质Cu在阳极放电而进入电解液中 (3)化学上常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时该离子沉淀完全。步骤③所得的NiSO4溶液中通常含有Cu2+，若该溶液中的c(Ni2+)=0.107mol·L-1，请通过计算说明可通过在溶液中加入NiS的方法除去溶液中Cu2+的原因： 。 (4)硫化镍晶胞如图1所示，单原子层硫化镍的结构如图2所示。 ①图1中，原子坐标参数：A(0，0，0)B(0.5，0，0.5)，则C原子的坐标参数为 。 ②单层硫化镍晶体图2中，已知硫离子半径为apm，忽略镍离子半径，NA是阿伏加德罗常数的值。则单层硫化镍晶体每平方米含硫化镍的质量为 g。 考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用 例3（2025·湖南常德·三模）第33届奥运会在巴黎举行。下列有关开幕式的叙述错误的是 A．火炬采用丙烷和氢气为燃料，火炬的燃烧反应是放热反应 B．呈现北京开幕式镜头之一的奥运金牌“金镶玉”，“玉”的主要成分是硅酸盐 C．开幕式现场燃放的烟花呈现出法国国旗的颜色，利用了金属元素的焰色 D．具有100多年历史的法国地标—埃菲尔铁塔，以水泥、纯铁等为建筑材料 【变式训练1】（2024·湖南衡阳·一模）化学与生活、科技相关。下列说法正确的是 A．长沙马王堆出土的“素纱禅衣”主要成分是蛋白质，该成分是非电解质 B．问界M9是全球最大的一体压铸车体，车身铝合金含量达到80%，铝合金硬度低于铝单质 C．陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料，现代生活中可采用陶瓷做高压输电线路的绝缘材料 D．燃煤中添加生石灰可减少二氧化碳的排放，从而有助于“碳中和”目标的实现 【变式训练2】（2023·湖南郴州·模拟预测）下列反应的离子方程式书写正确的是 A．过量二氧化碳与硅酸钠溶液反应： B．硝酸与硫氢化钠溶液反应： C．氯气与冷的氢氧化钠溶液反应： D．高锰酸钾溶液与草酸溶液反应： 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质 1. 存在形式：自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有 、 、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为 2. 金刚石、石墨、足球烯(C60)空间结构及物理性质 金刚石 石墨 C60 空间结构 碳原子的排列方式 正四面体空间网状结构 层状结构，每层为正六边形的平面网状结构 “足球”形分子，由12个正五边形和20个正六边形排列而成 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小、电的良导体 不导电 用途 制造切割刀具 制造电极、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存 得分速记 ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似 ②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应 3.主要化学性质——还原性 ①可燃性：2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 ②与氧化物反应 (制取水煤气) ③与强氧化性酸反应 知识点2 碳的氧化物 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 (易结合血红蛋白) (温室效应) 化学性质 还原性 无(灭火) 氧化性 — ①与炽热炭反应 ②Mg在CO2中燃烧 与水反应 — CO2＋H2OH2CO3 化学性质 与碱反应 (澄清石灰水) — 相互转化 用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 知识点3 碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，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 热稳定性 溶液pH 同浓度： 相互转化 知识点4 碳酸与硅酸性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性： 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 考向1 考查碳及及其化合物性质和应用 例1 （2023·湖南长沙·模拟预测）下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 危化品运输中用铁质槽罐运输浓硫酸 浓硫酸具有脱水性 B 收纳师用活性炭去除冰箱内异味 活性炭具有吸附作用 C 医生用复方氢氧化铝片给病人治疗胃酸过多 能与盐酸反应 D 葡萄酒生产中添加适量 具有抗氧化作用 A．A B．B C．C D．D 【变式训练1】（2024·湖南岳阳·二模）某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是    气体 液体 固体粉末 A 饱和溶液 B 溶液 C 溶液 D A．A B．B C．C D．D 【变式训练2】（2024·湖南·模拟预测）某兴趣小组对化合物X开展探究实验。 其中：X是由3种常见元素组成的黑灰色粉末；A和B均为纯净物；D为无色无味气体；由D和E组成的混合气遇湿润的红色石蕊试纸变蓝色。 请回答： (1)组成X的3种元素是 (填元素符号)，X的化学式 。 (2)步骤Ⅳ，发生反应生成固体A的离子方程式是 。 (3)步骤Ⅰ，发生反应的化学方程式是 。 (4)工业上，通常先往饱和氯化钠溶液中通气体E，然后再通气体D，能得到较多的晶体。不能先通气体D再通气体E的原因是 。      (5)气体E具有还原性。请设计实验证明 。 考向2 考查二氧化碳与碱反应图像分析 例2（2023·湖南长沙·一模）向浓度相等、体积均为的A、B两份溶液中，分别通入一定量的。在反应后的溶液中逐滴加入的盐酸，产生的体积(标准状况)与所加盐酸的体积关系如图所示。下列说法不正确的是 A．A溶液通入后的溶质是、，且物质的量之比为 B．A曲线中，消耗盐酸体积从到反应的离子方程式为 C．B溶液通入的在标况下体积为 D．原溶液的物质的量浓度为 思维建模 二氧化碳与碱反应图像题解题步骤 1.标定坐标轴 ①横轴：通入CO2体积/时间或加入酸量； ②纵轴：pH/气体体积/导电率。 2.阶段划分 ①区域A（0≤n(CO2)/n(NaOH)<0.5）：NaOH过量段 ②区域B（0.5≤n(CO2)/n(NaOH)<1）：Na2CO3主存段 ③区域C（n(CO2)/n(NaOH)≥1）：NaHCO3生成段 3.‌定量计算：根据拐点体积计算溶质比例（如a=b-a时为纯Na2CO3） 【变式训练1】（2024·湖南娄底·调研）往含0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体的体积为6.72L(标准状况下)时立即停止，则在这一过程中，溶液中离子数目和通入CO2气体的体积关系正确的图象是（气体的溶解忽略不计）（   ） A． B． C． D． 【变式训练2】（2025·湖南衡阳·调研）将0．4gNaOH和1.06g混合并配成溶液，向溶液中滴加0．1mol·稀盐酸。下列图象能正确表示加入盐酸的体积和生成的物质的量的关系的是 A． B． C． D． 考向3 考查有关碳族元素的价类二维图 例3（2025·湖南湘西·调研）如下图是碳元素的“价类二维图”，下列说法不正确的是 A．A点可能是 B．B点对应的物质充分燃烧可得到点对应的物质 C．某化合物的化学式为，它对应的点是F D．C点对应的物质与水反应可得到E点对应的物质 【变式训练1】（2025·湖南湘西·模拟预测）下图是碳元素的价类二维图，有关说法不正确的是 A．a是最简单的有机化合物 B．b在高温下被SiO2氧化成e C．d与血红蛋白结合的能力比O2强 D．将氨气和e通入饱和食盐水中可得到NaHCO3 【变式训练2】（2024·湖南长沙·模拟预测）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 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 1．无机非金属材料 (1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素 (2)特点：具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能 (3)物质组成：传统的无机非金属材料多为 ，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥 2.传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料 硅酸盐产品 水泥 玻璃 陶瓷 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 —— 主要原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土 反应原理 复杂的物理 化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理 化学变化 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Na2O·CaO·6SiO2 —— 特性 水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬) 非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 知识点2 新型无机非金属材料 1.新型陶瓷 (1)新型陶瓷的特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能 (2)新型陶瓷的种类与用途 ① ：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等 ② ：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 ③ ：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 ④ ：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等 ⑤ ：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域 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 常见的碳纳米材料 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 考向1 考查传统无机非金属材料的分类和应用 例1 （2024·湖南长沙·一模）化学与生产、生活、科技密切相关，下列说法正确的是 A．SO2有一定的毒性，不能用作食品添加剂 B．杭州亚运会吉祥物“江南忆”机器人所采用的芯片主要成分为单晶硅 C．碳酸钡可用于肠胃X射线造影检查 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 【变式训练1】（2023·湖南郴州·三模）广东各博物馆馆藏文物丰富。下列文物的主要材料不属于无机非金属的是 A．陶屋 B．白玉镂雕 C．龙耳锡底铜簋 D．广彩人物瓷盖盅 A．A B．B C．C D．D 【变式训练2】（2023·湖南岳阳·二模）下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是 A．高纯硅可用作半导体材料 B．门窗玻璃、混凝土桥墩、水晶镜片均含有 C．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温半导体材料 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 考向2 考查新型无机非金属材料的分类和应用 例2（2024·湖南衡阳·二模）下列表述正确的是 A．向紫色石蕊试液中通入SO2气体，溶液先变红后褪色 B．向某溶液中加入BaCl2溶液出现白色沉淀，再加入盐酸白色沉淀不溶解，说明该溶液一定有 C．在粗硅的制取中发生反应2C+SiO22CO↑+Si，可证明碳元素非金属性比硅强 D．SiO2可用于制造光导纤维，光纤是一种新型无机非金属材料 【变式训练1】（2024·湖南娄底·调研）“中国名片”的发展受到世界瞩目，化学功不可没。下列说法正确的是 A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B．“神舟十三号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 C．“复兴号”车厢连接处关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于无机金属材料 D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 【变式训练2】（2024·湖南益阳·联考）化学助力科技，科技改变生活。下列说法正确的是 A．手机的芯片主要材料为二氧化硅 B．利用合成脂肪酸，实现了无机小分子向有机高分子的转变 C．用于人工骨骼的、生物陶瓷属于新型无机非金属材料 D．马拉松中处理运动员挫伤使用的氯乙烷汽化时断裂了共价键吸收大量的热 1．（2022·湖南·高考真题）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法错误的是 A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料 B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率 C．合成槽中产物主要有和 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用 2．（2022·湖南·高考真题）下列说法错误的是 A．氢键，离子键和共价键都属于化学键 B．化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表 C．药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识 D．石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一 3．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．1molSi含Si-Si键的数目约为 C．原料气HCl和应充分去除水和氧气 D．生成的反应为熵减过程 4．（2023·山东·高考真题）三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处缺陷是 。 (2)已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为 。 (3)采用如下方法测定溶有少量的纯度。 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为 (填标号)。测得样品纯度为 (用含、的代数式表示)。 / 学科网（北京）股份有限公司 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 硅及其化合物 知识点1 硅单质 知识点2 二氧化硅 知识点3 硅酸 知识点3 硅酸盐 考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用 考向2 考查硅的制备 【思维建模】 在设计制备纯硅的试题中，常遇到的知识点 考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质 知识点2 碳的氧化物 知识点3 碳酸的正盐和酸式盐的比较 知识点4 碳酸和硅酸性质的比较 考向1 考查碳及及其化合物性质和应用 考向2 考查二氧化碳与碱反应图像分析 【思维建模】 二氧化碳与碱反应图像题解题步骤 考向3 考查有关碳族元素的价类二维图 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 知识点2 新型无机非金属材料 考向1 考查传统无机非金属材料的分类与应用 考向2 考查新型无机非金属材料的分类与应用 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 硅及其化合物 选择题 非选择题 湖南卷T17，2分 湖南卷T17，2分 碳及其重要化合物 选择题 非选择题 湖南卷T12，3分 湖南卷T18，2分 湖南卷T13，3分 湖南卷T1，3分 湖南卷T15，4分 无机非金属材料 选择题 非选择题 湖南卷T1，3分 湖南卷T1，3分 湖南卷T1，3分 考情分析： 1.从命题题型和内容上看，本讲知识的特点是繁杂，涉及的化学反应多，物质间的转化关系多样。注意Si、SiO2在现代科技中的应用经常以选择题形式出现，随着新能源、新材料、新工艺的发展应用，对碳硅及其化合物性质和应用的考查有逐渐增多的趋势，已成为高考考查的热点。 2.从命题思路上看，预计高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 硅及其化合物 知识点1 硅单质 1．硅元素的存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在 2．硅的物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 3．硅的化学性质 硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子 (1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应 ①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4 ②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应 ①与O2反应：Si＋O2SiO2 ②与Cl2反应：Si＋2Cl2SiCl4 ③与C反应：Si＋CSiC 4．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅 (1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段 ①用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 得分速记 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅 (2)工业制备高纯硅的原理 工业制备高纯硅的原理示意图 涉及的主要化学反应 ①SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②Si＋3HClSiHCl3＋H2 ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl 5．硅主要的用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料 得分速记 (1)硅单质的特性 ①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力 ③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ (2)硅与NaOH溶液的反应本质 在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和数目时，应表示为： 知识点2 二氧化硅 1． 存在 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅 2． 物理性质 SiO2不溶于水，熔点高，硬度大 3．结构 SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体 ①二氧化硅晶体是共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的 ②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2 ③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键 4．化学性质 (1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水 ①SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O ②SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 (2)SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ (3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃) 得分速记 ①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) ②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶 ③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体 5．二氧化硅的用途 ①沙子是基本的建筑材料 ②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维 ③石英和玛瑙制作饰物和工艺品 ④实验室中使用石英坩埚 ⑤SiO2用于制备硅 ⑥SiO2用于制造各种玻璃制品 知识点3 硅酸 1． 物理性质 硅酸是白色胶状沉淀 2．化学性质 (1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色 (2)不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O (3)与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O 3．用途 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以用作催化剂的载体 4．硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸 实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象 实验操作 实验现象 溶液变为红色 溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl 得分速记 ①SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3? SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl ②设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？ 实验过程 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体 实验装置图 实验现象 有白色胶状沉淀物生成 实验结论 硅酸的酸性比碳酸弱 化学方程式 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3 ③含硅化合物的特殊性 a. SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3 b. 酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O c. 无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水 d. 因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生 ④不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅 ⑤熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3 知识点4 硅酸盐 1.硅酸盐 (1)概念：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)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水 (3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。其结构示意图为 (4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成 表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石 KAlSi3O8 表示：K2O·Al2O3·6SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 2.最简单的硅酸盐——Na2SiO3 (1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃 (2)物理性质：白色固体，可溶于水 (3)化学性质 ①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) ②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 (4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂 考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用 例1（2024·湖南长沙·二模）化学促进了生活、生产、科研的发展，下列相关说法错误的是 A．在葡萄酒中添加SO2作为抗氧化剂食品保鲜，SO2在保鲜时体现了氧化性 B．华为Mate60手机高清镜头中使用的COC/COP(环状聚烯烃)是高分子化合物，也是混合物 C．中国自主研发的首个5G微基站射频芯片的主要材料是Si D．高铁动车的车厢厢体由不锈钢和铝合金制成，不锈钢和铝合金均属于金属材料 【答案】A 【详解】A．具有强还原性，具防腐和抗氧化等作用，可作为食品添加剂，在保鲜时体现了还原性，故A不正确； B．环状聚烯烃是高分子，是混合物，故B正确； C．电子芯片的材料主要是Si，射频芯片也是电子芯片，故C正确； D．不锈钢是铁合金，铁合金与铝合金均属于金属材料，故D正确； 答案选A。 【变式训练1】（2025·湖南岳阳·二模）下列过程中的化学方程式或离子方程式书写错误的是 A．向硫化钠溶液中通入足量二氧化硫： B．黄铁矿(主要成分为)的燃烧： C．氟化物预防龋齿的化学原理： D．氮化硅可由石英与焦炭在高温的氮气流中制备： 【答案】D 【详解】A．向硫化钠溶液通入足量二氧化硫生成S和NaHSO3：2S2-+5SO2+2H2O=3S↓+4，A正确； B．黄铁矿在空气中燃烧生成二氧化硫和三氧化二铁，反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，B正确； C．Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)，使用含氟牙膏，F-浓度增大，平衡右移，生成更难溶的Ca5(PO4)3F，可以保护牙齿，C正确； D．氮化硅(Si3N4)可由石英与焦炭在的氮气流中通过以下反应制备：3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO，产物为CO，D错误； 故选D。 【变式训练2】（2025·湖南·模拟预测）物质性质决定用途，下列两者对应关系错误的是 A．明矾溶液显酸性，中国古代利用明矾溶液清除铜镜表面的铜锈 B．溶液显碱性，常做烘焙糕点的膨松剂 C．维生素C具有还原性，可用作食品抗氧化剂 D．二氧化硅中存在光的全反射，并且有硬度和柔韧度，可作光导纤维 【答案】B 【详解】A．明矾溶液电离出的Al3+水解显酸性，可以清除铜镜表面的铜锈Cu2(OH)2CO3，A正确； B．常做烘焙糕点的膨松剂是利用了NaHCO3遇酸或受热分解生成CO2气体，B错误； C．维生素C具有还原性，可以与氧化剂反应，用作食品抗氧化剂，C正确； D．二氧化硅作光导纤维利用了其存在光的全反射，并且有硬度和柔韧度，D正确； 答案选B。 考向2 考查硅的制备 例2（2025·湖南·三模）下列相关的方程式正确的是 A．粗硅冶炼时主要反应的化学方程式： B．表示甲烷燃烧热的热化学方程式：　 C．某锂离子电池的负极反应式： D．硫酸铜溶液中加入过量浓氨水所发生的离子反应方程式： 【答案】C 【详解】A．粗硅冶炼时主要反应的化学方程式为，A错误； B．表示物质的燃烧热时，生成的是(l)，B错误； C．C项是锂电池负极反应式的一种书写形式，C正确； D．浓氨水过量时，硫酸铜与其反应生成，D错误； 故答案选C。 思维建模 在设计制备纯硅的试题中，常遇到的知识点 （1）粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 （2）SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl （3）SiO2＋2Mg2MgO＋Si （4）SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑，SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl （5）SiH4在空气中易自燃 【变式训练1】（2023·湖南益阳·二模）工业上制备高纯硅有多种方法，其中的一种工艺流程如下： 已知：流化床反应的产物中，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 B．SiCl4进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯 C．每生成高纯硅，需要(标准状况) D．该工艺的产率高，符合绿色化学要求 【答案】B 【详解】A．电弧炉中发生的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，A错误； B．流化床反应的产物中，除SiCl4外，还有SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、FeCl3等，因此进入还原炉之前需要蒸馏提纯，B正确； C．流化床反应中有多种含氯副产物，因此生成高纯硅，需要的氯气体积大于44.8L，C错误； D．由已知可知流化床反应的产物中有多种副产物生成，导致Si的损失，不符合原子经济性原则，D错误； 故选B。 【变式训练2】（2025·湖南湘西·二模）镍及硫酸镍在新型材料、新型电池的生产中有着十分广泛的应用。工业上以硫化镍矿(含少量杂质硫化铜、硫化亚铁)为原料制备纯镍或硫酸镍的流程如下： 已知：①氧化性：Cu2+>H+(酸)>Ni2+>Fe2+>H+(水)； ②常温下溶度积常数：Ksp(NiS)=1.07×10-21、Ksp(CuS)=1.27×10-36。 (1)步骤①中焦炭和石英也可用于工业制粗硅，则工业制粗硅化学反应为 ；炉气使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式为 。 (2)步骤⑥以MS(含CuS)作阳极、NiSO4溶液作电解液电解可在 极(填“阴”或“阳”)获得粗镍。粗镍的电解精炼需要将电解液的pH控制在2~5之间，下列有关说法错误的是 (填序号)。 A．防止溶液的酸性过强造成H+放电，在阴极生成H2 B．防止溶液的酸性过弱使Ni2+转化成Ni(OH)2沉淀 C．若溶液的pH<2，可加入NiO或Ni(OH)2固体调节溶液的pH D．使粗镍中所含的杂质Cu在阳极放电而进入电解液中 (3)化学上常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时该离子沉淀完全。步骤③所得的NiSO4溶液中通常含有Cu2+，若该溶液中的c(Ni2+)=0.107mol·L-1，请通过计算说明可通过在溶液中加入NiS的方法除去溶液中Cu2+的原因： 。 (4)硫化镍晶胞如图1所示，单原子层硫化镍的结构如图2所示。 ①图1中，原子坐标参数：A(0，0，0)B(0.5，0，0.5)，则C原子的坐标参数为 。 ②单层硫化镍晶体图2中，已知硫离子半径为apm，忽略镍离子半径，NA是阿伏加德罗常数的值。则单层硫化镍晶体每平方米含硫化镍的质量为 g。 【答案】(1) (2) 阴 D (3)由可得此时溶液中，再由可知，所得溶液中残留的，所以Cu2+离子已经完全沉淀，因此可通过向溶液中加热NiS除去杂质Cu2+ (4) 【详解】（1）焦炭和石英也可用于工业制粗硅，则工业制粗硅化学反应方程式：；炉气中含有SO2，SO2具有强的还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化变为H2SO4，KMnO4被还原为无色Mn2+而使酸性高锰酸钾溶液紫色褪色，根据原子守恒、电子守恒、电荷守恒，可得相应的离子方程式为：； （2）在用电解方法制粗镍时，阳极上主要是NiS失电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为：，在阴极上Ni2+得到电子被还原生成Ni，而得到粗镍； A．由于离子的氧化性：H+(酸)＞Ni2+放电，当溶液pH＜2时，c(H+)较大，易在阴极放电生成H2，导致不能得到金属Ni，因此要控制溶液pH＜2，A正确； B．当pH＞5时，溶液中c(OH-)增大，Ni2+易与溶液中OH-结合生成Ni(OH)2沉淀，B正确； C．向溶液中加入NiO或Ni(OH)2时能消耗溶液中过多的H+，因而可以调节溶液pH，但又不会引入新的杂质，C正确； D．由于Ni的金属性比Cu强，所以粗镍中所含有的杂质Cu不会在阳极上放电而进入电解液中，D错误； （3）若溶液中的c(Ni2+)=0.107 mol/L，向溶液中加入NiS后，则由可得此时溶液中，再由可知，所得溶液中残留的，所以Cu2+离子已经完全沉淀，因此可通过向溶液中加热NiS除去杂质Cu2+； （4）①C位于晶胞体心，其坐标参数； ②图2中可用切割法切出正六面形最小基元，该单元中含3个S2-，3个Ni2+，六边形面积：，则每平方米含硫化镍的质量。 考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用 例3（2025·湖南常德·三模）第33届奥运会在巴黎举行。下列有关开幕式的叙述错误的是 A．火炬采用丙烷和氢气为燃料，火炬的燃烧反应是放热反应 B．呈现北京开幕式镜头之一的奥运金牌“金镶玉”，“玉”的主要成分是硅酸盐 C．开幕式现场燃放的烟花呈现出法国国旗的颜色，利用了金属元素的焰色 D．具有100多年历史的法国地标—埃菲尔铁塔，以水泥、纯铁等为建筑材料 【答案】D 【详解】A．丙烷、氢气的燃烧反应都是放热反应，A项正确； B．“玉”的主要成分是硅酸盐，B项正确； C．燃放烟花产生的颜色是金属元素在高温下的焰色，C项正确； D．铁塔的建筑材料是钢材，即铁的合金材料，不是纯铁，因为纯铁硬度太低，D项错误； 故答案为：D。 【变式训练1】（2024·湖南衡阳·一模）化学与生活、科技相关。下列说法正确的是 A．长沙马王堆出土的“素纱禅衣”主要成分是蛋白质，该成分是非电解质 B．问界M9是全球最大的一体压铸车体，车身铝合金含量达到80%，铝合金硬度低于铝单质 C．陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料，现代生活中可采用陶瓷做高压输电线路的绝缘材料 D．燃煤中添加生石灰可减少二氧化碳的排放，从而有助于“碳中和”目标的实现 【答案】C 【详解】A．“素纱禅衣”主要成分是蚕丝，蚕丝的组成为蛋白质，蛋白质是混合物既不是电解质也不是非电解质，A错误； B．已知合金的硬度大于成分金属，即铝合金硬度大于铝单质，B错误； C．陶瓷是人类应用最早的硅酸盐材料，且陶瓷具有不导电的特性，现代生活中可采用陶瓷做高压输电线路的绝缘材料，C正确； D．燃煤中添加生石灰可减少SO2的排放，但不能减少二氧化碳的排放，对 “碳中和”目标的实现无影响，D错误； 故答案为：C。 【变式训练2】（2023·湖南郴州·模拟预测）下列反应的离子方程式书写正确的是 A．过量二氧化碳与硅酸钠溶液反应： B．硝酸与硫氢化钠溶液反应： C．氯气与冷的氢氧化钠溶液反应： D．高锰酸钾溶液与草酸溶液反应： 【答案】A 【详解】A．过量，产物为，故A项正确； B．硝酸具有氧化性，与硫氢化钠会发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：，故B项错误； C．反应为碱性环境，不能用配平，写为：，故C项错误； D．草酸为弱酸，不能拆开，写为： ，故D项错误； 故答案选A。 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质 1. 存在形式：自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为同素异形体 2. 金刚石、石墨、足球烯(C60)空间结构及物理性质 金刚石 石墨 C60 空间结构 碳原子的排列方式 正四面体空间网状结构 层状结构，每层为正六边形的平面网状结构 “足球”形分子，由12个正五边形和20个正六边形排列而成 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小、电的良导体 不导电 用途 制造切割刀具 制造电极、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存 得分速记 ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似 ②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应 3.主要化学性质——还原性 ①可燃性：2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 ②与氧化物反应 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 2C＋SiO2Si＋2CO↑ C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) ③与强氧化性酸反应 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 知识点2 碳的氧化物 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 — CO2＋H2OH2CO3 化学性质 与碱反应 (澄清石灰水) — Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 相互转化 用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 知识点3 碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，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 热稳定性 正盐>酸式盐>碳酸 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 知识点4 碳酸与硅酸性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 考向1 考查碳及及其化合物性质和应用 例1 （2023·湖南长沙·模拟预测）下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 危化品运输中用铁质槽罐运输浓硫酸 浓硫酸具有脱水性 B 收纳师用活性炭去除冰箱内异味 活性炭具有吸附作用 C 医生用复方氢氧化铝片给病人治疗胃酸过多 能与盐酸反应 D 葡萄酒生产中添加适量 具有抗氧化作用 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．常温下，铁和浓硫酸发生钝化现象，使铁表面生成一层致密的氧化物薄膜而阻止内层金属进一步反应，用铁质槽罐运输浓硫酸利用的是浓硫酸的强氧化性，不是脱水性，A符合题意； B．活性炭是多孔的，具有吸附作用，用活性炭去除冰箱内异味利用了活性炭的吸附作用，B不符合题意； C．氢氧化铝能与盐酸反应生成氯化铝和水，用氢氧化铝给病人治疗胃酸过多利用了氢氧化铝能与盐酸反应的性质，C不符合题意； D．葡萄酒中添加适量，是因为SO2具有还原性，能防止葡萄酒被氧化，且SO2能杀菌，D不符合题意； 故选A。 【变式训练1】（2024·湖南岳阳·二模）某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是    气体 液体 固体粉末 A 饱和溶液 B 溶液 C 溶液 D A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．通入CO2气体依次发生反应CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3、CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2，由于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A项选； B．通入Cl2，发生反应Cl2+2FeCl2=2FeCl3、2FeCl3+Fe=3FeCl2，最终Fe消失得到澄清溶液，B项不选； C．通入HCl，在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O，最终Cu消失得到澄清溶液，C项不选； D．AgCl在水中存在溶解平衡AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)，通入NH3后，Ag+与NH3结合成[Ag(NH3)2]+，使溶解平衡正向移动，最终AgCl消失得到澄清溶液，D项不选； 答案选A。 【变式训练2】（2024·湖南·模拟预测）某兴趣小组对化合物X开展探究实验。 其中：X是由3种常见元素组成的黑灰色粉末；A和B均为纯净物；D为无色无味气体；由D和E组成的混合气遇湿润的红色石蕊试纸变蓝色。 请回答： (1)组成X的3种元素是 (填元素符号)，X的化学式 。 (2)步骤Ⅳ，发生反应生成固体A的离子方程式是 。 (3)步骤Ⅰ，发生反应的化学方程式是 。 (4)工业上，通常先往饱和氯化钠溶液中通气体E，然后再通气体D，能得到较多的晶体。不能先通气体D再通气体E的原因是 。      (5)气体E具有还原性。请设计实验证明 。 【答案】 Ca、C、N CaCN2 Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O CaCN2+H2O+CO2=CH2N2+CaCO3 氨气在水中的溶解度远大于二氧化碳，先通氨气，形成碱性溶液，可吸收更多的二氧化碳，能得到较多的晶体 将光亮的铜丝在酒精灯火焰上加热，待铜丝变黑后，趁热伸入充满氨气的集气瓶中，铜丝又变为紫红色。 【详解】(1)根据上述分析可知X中含有Ca、C、N三种元素；n(N)=n(NH3)==0.1 mol，n(CaCO3)==0.05 mol，n(Ca)=n(CaCO3)=0.05 mol，则固体X中含有C元素的物质的量n(C)=，n(Ca)：n(C)：n(N)=0.05 mol：0.05 mol：0.1 mol=1：1：2，所以X的化学式为CaCN2； (2)在步骤Ⅳ中CO2与Ca(OH)2溶液反应产生CaCO3沉淀和水，发生反应生成固体A的离子方程式是：Ca2++2OH-+CO2=CaCO3↓+H2O； (3)在步骤I中CaCN2与H2O、CO2反应产生A是CaCO3，产生液体B含有C、N、H元素，n(H)=，n(H)：n(C)：n(N)=0.01 mol：0.05 mol：0.05 mol=2：1：1，则B化学式为CH2N2，所以CaCN2与H2O、CO2反应产生CaCO3、CH2N2，该反应的化学方程式为：CaCN2+H2O+CO2=CH2N2+CaCO3； (4)工业上，通常先往饱和氯化钠溶液中通气体E，然后再通气体D，能得到较多的晶体。可说明E是NH3，D是CO2，物质制取时先通入NH3再通入CO2，是由NH3在水中的溶解度远大于CO2，NH3的水溶液显碱性，先通NH3，形成碱性溶液，可吸收更多的CO2，产生更多的，从而能得到较多的晶体； (5)E是NH3，由于N元素化合价为-3价，是N元素的最低化合价，因此具有还原性，该气体能够与CuO在加热条件下发生氧化还原反应：2NH3+3CuON2+3H2O+3Cu。实验操作为：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上加热，待铜丝变黑后，趁热伸入充满氨气的集气瓶中，看到铜丝又变为紫红色，据此证明其还原性。 考向2 考查二氧化碳与碱反应图像分析 例2（2023·湖南长沙·一模）向浓度相等、体积均为的A、B两份溶液中，分别通入一定量的。在反应后的溶液中逐滴加入的盐酸，产生的体积(标准状况)与所加盐酸的体积关系如图所示。下列说法不正确的是 A．A溶液通入后的溶质是、，且物质的量之比为 B．A曲线中，消耗盐酸体积从到反应的离子方程式为 C．B溶液通入的在标况下体积为 D．原溶液的物质的量浓度为 【答案】C 【详解】A．A溶液后面一段消耗盐酸的量大于前面一段，为Na2CO3和NaHCO3的混合物，发生反应，，A曲线没有气体产生消耗的盐酸刚好是右面产生气体消耗盐酸一半，故、物质的量之比为，A正确； B．由A选项可知，A溶液中，消耗盐酸体积从到反应产生气体，离子方程式为，B正确； C．B溶液后面一段消耗盐酸的量小于前面一段，则B溶液溶质是和，当生成气体时，发生反应，B线生成消耗盐酸的体积，所以通入的在标况下体积应该是，C错误； D．根据图象可知，先向氢氧化钠溶液中通入二氧化碳，后滴加盐酸，当二氧化碳气体完全放出时，溶液的溶质是氯化钠，根据氯离子、钠离子守恒，所以，，D正确； 答案选C。 思维建模 二氧化碳与碱反应图像题解题步骤 1.标定坐标轴 ①横轴：通入CO2体积/时间或加入酸量； ②纵轴：pH/气体体积/导电率。 2.阶段划分 ①区域A（0≤n(CO2)/n(NaOH)<0.5）：NaOH过量段 ②区域B（0.5≤n(CO2)/n(NaOH)<1）：Na2CO3主存段 ③区域C（n(CO2)/n(NaOH)≥1）：NaHCO3生成段 3.‌定量计算：根据拐点体积计算溶质比例（如a=b-a时为纯Na2CO3） 【变式训练1】（2024·湖南娄底·调研）往含0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体的体积为6.72L(标准状况下)时立即停止，则在这一过程中，溶液中离子数目和通入CO2气体的体积关系正确的图象是（气体的溶解忽略不计）（   ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】n(CO2)==0.3mol，向含0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，依次发生的反应为、、、，因此可知当通入2.24L CO2时0.1molBa2+和0.2mol参加反应，溶液中离子的量由起始的0.7mol降到0.4mol，再通入2.24L CO2时，0.2mol参加反应，生成0.1mol，溶液中离子的量由0.4mol降到0.3mol，最后再通入2.24L CO2时，0.1mol发生反应，生成0.2mol，溶液中离子的量由0.3mol升高到0.4mol。 故选：C。 【变式训练2】（2025·湖南衡阳·调研）将0．4gNaOH和1.06g混合并配成溶液，向溶液中滴加0．1mol·稀盐酸。下列图象能正确表示加入盐酸的体积和生成的物质的量的关系的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】n(NaOH)==0.01mol、n(Na2CO3)==0.01mol，盐酸滴入后，由于氢氧化钠的碱性较强,盐酸和氢氧化钠反应0.4g氢氧化钠消耗0.1L盐酸，不产生气体；当氢氧化钠消耗完之后，盐酸和碳酸钠反应，由于氢离子浓度较小,，生成碳酸氢钠，还是没有气体产生，相关反应如下:CO32-+ H+(少量)=HCO3-，此时再消耗0.1L盐酸,不产生气体；当碳酸根消耗完后，0.01mol碳酸氢跟和氢离子反应，产生0.01mol二氧化碳气体，C选项符合题意，故答案为C。 考向3 考查有关碳族元素的价类二维图 例3（2025·湖南湘西·调研）如下图是碳元素的“价类二维图”，下列说法不正确的是 A．A点可能是 B．B点对应的物质充分燃烧可得到点对应的物质 C．某化合物的化学式为，它对应的点是F D．C点对应的物质与水反应可得到E点对应的物质 【答案】D 【详解】A．A点为碳元素的有机物，C为-4价，可能是，A正确； B．B点对应物质为碳单质，充分燃烧生成，为D点对应物质，B正确； C．为盐，对应点是F，C正确； D．C点对应物质为，不能与水反应，D错误； 答案选D。 【变式训练1】（2025·湖南湘西·模拟预测）下图是碳元素的价类二维图，有关说法不正确的是 A．a是最简单的有机化合物 B．b在高温下被SiO2氧化成e C．d与血红蛋白结合的能力比O2强 D．将氨气和e通入饱和食盐水中可得到NaHCO3 【答案】B 【详解】A．化合价为-4价的碳元素氢化物为CH4，是最简单的有机化合物，A正确； B．b是单质C，e是CO2，C在高温下被SiO2氧化成CO，不是CO2，B错误； C．d为CO，CO与血红蛋白结合的能力比O2强，C正确； D．e是CO2，将氨气和CO2通入饱和食盐水反应生成NH4Cl和NaHCO3，D正确； 故选B。 【变式训练2】（2024·湖南长沙·模拟预测）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 【详解】A．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． 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． 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． 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。 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 1．无机非金属材料 (1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素 (2)特点：具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能 (3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥 2.传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料 硅酸盐产品 水泥 玻璃 陶瓷 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 —— 主要原料 石灰石和粘土 纯碱、石灰石、石英(过量) 黏土 反应原理 复杂的物理 化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理 化学变化 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 Na2O·CaO·6SiO2 —— 特性 水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬) 非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 知识点2 新型无机非金属材料 1.新型陶瓷 (1)新型陶瓷的特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能 (2)新型陶瓷的种类与用途 ①碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等 ②高温结构陶瓷：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 ③压电陶瓷：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 ④透明陶瓷：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等 ⑤超导陶瓷：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域 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 常见的碳纳米材料 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 考向1 考查传统无机非金属材料的分类和应用 例1 （2024·湖南长沙·一模）化学与生产、生活、科技密切相关，下列说法正确的是 A．SO2有一定的毒性，不能用作食品添加剂 B．杭州亚运会吉祥物“江南忆”机器人所采用的芯片主要成分为单晶硅 C．碳酸钡可用于肠胃X射线造影检查 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 【答案】B 【详解】A．虽然SO2有一定的毒性，但是其有抗氧化性、能防腐，用量控制在一定范围内，能用作食品添加剂，A错误； B．芯片的主要成分为晶体硅，B正确； C．碳酸钡能与胃酸反应，不可用于肠胃X射线造影检查，C错误； D．石墨烯是碳纳米材料，为碳单质，属于新型无机非金属材料，D错误； 故选B。 【变式训练1】（2023·湖南郴州·三模）广东各博物馆馆藏文物丰富。下列文物的主要材料不属于无机非金属的是 A．陶屋 B．白玉镂雕 C．龙耳锡底铜簋 D．广彩人物瓷盖盅 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．陶屋属于无机非金属材料制品，A错误； B．玉中含有无机非金属材料，B错误； C．铜簋是由金属材料制成，C正确； D．瓷盖盅属于无机非金属材料制品，D错误； 答案选C。 【变式训练2】（2023·湖南岳阳·二模）下列关于无机非金属材料的说法中，不正确的是 A．高纯硅可用作半导体材料 B．门窗玻璃、混凝土桥墩、水晶镜片均含有 C．碳化硅(SiC)俗称金刚砂，具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温半导体材料 D．用于北京冬奥会礼仪服智能发热的石墨烯属于无机非金属化合物 【答案】D 【详解】A．硅为良好的半导体材料，高纯硅常用作半导体材料，A正确； B．门窗玻璃、混凝土桥墩、水晶镜片均为硅酸盐产品，均含有，B正确； C．碳化硅的硬度很大，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化，高纯度的碳化硅，可用于制造半导体、制造碳化硅纤维，C正确； D．石墨烯为单质，不属于化合物，D错误； 故选D。 考向2 考查新型无机非金属材料的分类和应用 例2（2024·湖南衡阳·二模）下列表述正确的是 A．向紫色石蕊试液中通入SO2气体，溶液先变红后褪色 B．向某溶液中加入BaCl2溶液出现白色沉淀，再加入盐酸白色沉淀不溶解，说明该溶液一定有 C．在粗硅的制取中发生反应2C+SiO22CO↑+Si，可证明碳元素非金属性比硅强 D．SiO2可用于制造光导纤维，光纤是一种新型无机非金属材料 【答案】D 【详解】A．SO2是酸性氧化物，将其通入紫色石蕊试液中，只能使溶液变红，不能褪色，故A错误； B．向某溶液中加入BaCl2溶液出现白色沉淀，该白色沉淀可能是硫酸钡，也可能是氯化银，所以再加入盐酸白色沉淀不溶解，不能说明该溶液一定有，故B错误； C．在粗硅的制取中发生反应2C+SiO22CO↑+Si，是由于反应在高温条件下进行，且生成的CO气体从体系中逸出，能够使反应进一步进行，所以尽管硅被还原，但不能说明碳元素非金属性比硅强，故C错误； D．SiO2有优异的光学特性，可用于制造光导纤维，光导纤维是一种新型无机非金属材料，故D正确； 故答案为：D。 【变式训练1】（2024·湖南娄底·调研）“中国名片”的发展受到世界瞩目，化学功不可没。下列说法正确的是 A．“中国天眼”的“眼眶”是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B．“神舟十三号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 C．“复兴号”车厢连接处关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于无机金属材料 D．“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 【答案】B 【详解】A．钢铁是金属材料，A错误； B．高温结构陶瓷是新型无机非金属材料，B正确； C．聚四氟乙烯属于有机高分子材料，C错误； D．太阳能电池板的主要材料是硅，D错误； 故选B。 【变式训练2】（2024·湖南益阳·联考）化学助力科技，科技改变生活。下列说法正确的是 A．手机的芯片主要材料为二氧化硅 B．利用合成脂肪酸，实现了无机小分子向有机高分子的转变 C．用于人工骨骼的、生物陶瓷属于新型无机非金属材料 D．马拉松中处理运动员挫伤使用的氯乙烷汽化时断裂了共价键吸收大量的热 【答案】C 【详解】A．手机芯片的主要材料是硅单质，A错误； B．脂肪酸不属于有机高分子，B错误； C．、生物陶瓷属于新型无机非金属材料，C正确； D．氯乙烷沸点较低，挥发时带走大量的热量，使挫伤的部位快速降温达到止痛效果，没有化学键断裂，D错误。 故选C。 1．（2022·湖南·高考真题）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下： 下列说法错误的是 A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料 B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率 C．合成槽中产物主要有和 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用 【答案】C 【详解】A．陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与烟气中的HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确； B．采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确； C．由上述分析可知，合成槽内发生反应，产物是和，故C错误； D．由上述分析可知，滤液的主要成分为，可进入吸收塔循环利用，故D正确； 故选C。 2．（2022·湖南·高考真题）下列说法错误的是 A．氢键，离子键和共价键都属于化学键 B．化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表 C．药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识 D．石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一 【答案】A 【详解】A．离子键和共价键都属于化学键，氢键属于分子间作用力，A说法错误； B．第一张元素周期表是俄国化学家门捷列夫编制的，B说法正确； C．药剂师和营养师的工作分别与药剂和营养物质有关，因此必须具备相关的化学专业知识才能胜任相关工作，C说法正确； D．制造玻璃的主要原料是石灰石、石英和纯碱，制造水泥的主要原料是石灰石和黏土，D说法正确； 综上所述，本题选A。 3．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．1molSi含Si-Si键的数目约为 C．原料气HCl和应充分去除水和氧气 D．生成的反应为熵减过程 【答案】B 【详解】A. 和在高温下发生反应生成和，因此，制备粗硅的反应方程式为，A说法正确； B. 在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键， 1mol Si含Si-Si键的数目约为，B说法错误； C. HCl易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl氧化；在高温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和应充分去除水和氧气 ，C说法正确； D. ，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成的反应为熵减过程，D说法正确； 综上所述，本题选B。 4．（2023·山东·高考真题）三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处缺陷是 。 (2)已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为 。 (3)采用如下方法测定溶有少量的纯度。 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为 (填标号)。测得样品纯度为 (用含、的代数式表示)。 【答案】(1) 检查装置气密性 球形冷凝管下端不再有液体滴下 C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置 (2)SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O (3) 高温灼烧 冷却 AC 【详解】（1）制备SiHCl3时，由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时候后，接通冷凝装置，加热开始反应，当球形冷凝管下端不再有液体滴下，即硅粉完全反应，SiHCl3易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置，故答案为：检查装置气密性；球形冷凝管下端不再有液体滴下；C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置； （2）已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为-1，H元素的化合价为-1，硅元素化合价为+4，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化学方程式为：SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O，故答案为：SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O； （3）m1g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=，样品纯度为=，故答案为：高温灼烧；冷却；AC；。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$