第04讲 碳、硅及无机非金属材料（复习讲义）（四川专用）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 硅和二氧化硅 知识点1 硅单质的性质及用途 知识点2 二氧化硅的性质及用途 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 【思维建模】"结构→性质→制备→应用"四步分析法 考向2 考查硅酸盐及高纯硅的工业制备 【思维建模】制备高纯硅过程中的三个易错点 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质的结构与性质 知识点2 碳的氧化物 知识点3 碳酸及碳酸盐 考向1 考查碳及其化合物的性质 考向2 考查碳及其化合物的实验探究 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统硅酸盐材料 知识点2 新型无机非金属材料 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 【思维建模】传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 【思维建模】无机非金属材料四个易错点 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 碳及其主要化合物的性质及应用 选择题 非选择题 云南卷T1，3分 湖北卷T1，3分 河北卷T1，3分 甘肃卷T4，3分 新课标卷T7，6分 北京卷T8，3分 广东卷T7，3分 河北卷T4，3分 浙江1月卷T7，2分 天津卷T5，4分 硅及其主要化合物的性质及应用 选择题 非选择题 云南卷T7，3分 湖北卷T3，3分 陕晋青宁卷卷T3，3分 全国甲卷T8，6分 广东卷T3，3分 湖北卷T3，3分 河北卷T2，3分 天津卷T4，4分 广东卷T3，3分 新型无机非金属材料 选择题 非选择题 河北卷T1，3分 甘肃卷T1，3分 陕晋青宁卷卷T1，3分 江西卷T1，3分 天津卷T1，6分 广东卷T1，3分 河北卷T1，3分 浙江6月卷T1，2分 广东卷T1，3分 考情分析： 1．从考查题型和内容上看，近几年高考命题以选择题和非选择题呈现，且以选择题为主，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。主要集中在直接考查碳、硅及其氧化物的结构、性质，硅的工业制备、二氧化硅的结构和性质等；以传统文化、先进科学技术为素材考查无机非金属材料的组成、性质、应用等；以水煤气变换为载体，考查盖斯定律、化学平衡等化学反应原理的内容。 2．从命题思路上看，侧重从晶体结构、物质类型、化合价等方面多角度、多层次分析、认知碳、硅两种元素的单质及其重要化合物；以无机非金属材料为载体考查化学对社会发展的重大贡献；通过二氧化碳对环境的影响的考查，树立低碳绿色可持续发展意识。 预计2026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，可能会以新材料的制备为背景考查与之相关的化学基础知识为主。复习构成中应注意从物质所属类型、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；领会“碳中和”，强化将碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，加强理论与实际相结合、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.了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识碳、硅及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。 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 硅和二氧化硅 知识点1 硅单质的性质及用途 1．硅元素的存在及性质 （1）存在：硅在地壳中的含量仅次于 ，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以 的形式存在，主要以硅酸盐(地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。 （2）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 ，熔、沸点 、硬度 ，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的 材料。 （3）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常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟、氢氟酸、碱反应。 与F2反应的化学方程式： ； 与HF反应的化学方程式： ； 与NaOH反应的化学方程式： 。 ②在加热的条件下可以与氧气、氯气等反应：Si＋O2SiO2、 ③粗硅的制取： 。 2．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）常用方法： 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 而不是 。 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。 ③硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是 ，氧化剂是 ，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：____________________________________________。 （2）工业制备高纯硅： ①工业流程： ②主要反应：SiO2＋2CSi（粗）＋2CO↑、 、 。 3．硅单质的用途 ①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 ； ②太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能 ； ③单质硅常用作 材料和合金材料 得分速记 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 ，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例外，化学方程式： 。 知识点2 二氧化硅的性质及用途 1． 二氧化硅（SiO2） （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 ，沙子、石英的主要成分就是 。 （2） 物理性质：硬度 ，熔、沸点 ，常温下为固体，不溶于水。 （3）结构： ①二氧化硅晶体是 晶体，是由 和 构成的； ②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为 ； ③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为 ，即1mol SiO2晶体中约含 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。 SiO2与NaOH溶液反应化学方程式： SiO2与碱性氧化物反应： ②SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③)SiO2与氢氟酸(HF)反应化学方程式： (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 塞或 塞，而不能用 塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用 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 ，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用 瓶。 ③石英坩埚 熔融氢氧化钠等碱性固体。 （5）用途： 、光学仪器、电子部件、沙子作建筑材料等。 2．硅酸(H2SiO3) （1）硅酸的性质及用途 物理性质 硅酸是 色胶状沉淀 化学性质 ①弱酸性：唯一 水的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性 )，硅酸 使紫色石蕊溶液变红色； ②不稳定性（化学方程式）： ③与碱溶液反应化学方程式： 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 剂，也可以用作催化剂的载体 （2）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 色 溶液由 色变为 色，有白色胶状 生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈 性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 得分速记 ①含硅化合物的特殊性： a．SiO2是 的酸酐，但它不溶于水， 直接与水作用制备H2SiO3。 b．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3 溶于水。 c．因H2CO3的酸性 H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应： ，但在高温下 发生SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 ②不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是 ，用于制作半导体材料、计算机芯片的是 。 ③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 ；珍珠的主要成分是 ；钻石是 ；宝石的主要成分是 。 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 例1 2024年，我国具有独立知识产权的“龙芯”22岁了。下列关于硅及其化合物的叙述不正确的是 ①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是空间四面体网状结构 ②SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物 ③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，光导纤维 ④Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可作木柴防火剂，也可用来制备硅胶 ⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的 ⑥SiO2和CO2性质相似，可溶于水生成硅酸 ⑦常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在 A．②③⑤⑥⑦ B．①⑤⑥⑦ C．③④⑤⑥ D．①③④ 思维建模 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 （1）‌结构决定性质 ①硅：金刚石结构→高熔点、半导体性 ②SiO2：四面体网状结构→高硬度、化学惰性 （2）‌性质推导应用‌ ①硅的半导体性：芯片、太阳能电池 ②SiO2的光学透明性：光纤、光学仪器 （3）与硅有关的‌工艺联系 ①工业制硅：SiO2+ 2C Si(粗) + 2CO↑ ②玻璃制备：Na2CO3+ SiO2Na2SiO3+ CO2↑ （4）‌实验探究 ①硅酸制备：Na2SiO3+ 2HCl=H2SiO3↓+2NaCl ②HF刻蚀玻璃实验 【变式训练1·变考法】(2025·四川八省·联考卷)下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是 选项 实例 解释 A POCl3和PCl4+的空间结构都是四面体形 POCl3和PCl4+中P原子轨道的杂化类型均为sp3 B NO2+、NO3-、NO2-的键角依次减小 孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力 C SiF4、SiCl4、SiBr 4、SiI4的沸点依次升高 SiX4均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大 D 邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚 前者存在分子内氢键，后者存在的分子间氢键使分子间作用力大于前者 【变式训练2·变题型】（2025·四川·押题卷）利用下列实验装置及药品能达到相应实验目的的是 A．除去中的 B．验证纯碱中是否含 C．验证溶液是否部分变质 D．验证电石与水反应产生了乙炔 【变式训练3·变载体】（2025·四川成都实外教育集团·联考）有机硅有工业味精之称，是对含硅有机化合物的统称。二苯基-二甲氧基硅烷是一种典型的有机硅化合物。下列分析正确的是 A. 分子式为C14H18O2Si B. 除H以外所有原子可能共平面 C. 1mol该物质最多与6molH2发生加成反应 D. 该分子的一氯取代物有6种 考向2 考查硅酸盐及高纯硅的工业制备 例2 (2025·四川达州市·二诊)在给定条件下，下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是 A. 制镁工业：海水 B. 去除难溶物： C. 制备硫酸：硫黄 D. 制备高纯硅：粗硅高纯硅 思维建模 制备高纯硅过程中的3个易错点 【变式训练2·变考法】（2025·浙江绍兴·二模）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2·变载体】(2024·四川达州模拟)以下是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。 下列说法错误的是 A．步骤①中反应的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．工艺流程中，从混合物中分离出SiCl4、SiHCl3的方法为分馏 C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质主要有HCl和H2 D．若混合物分离后，得到SiCl4、SiHCl3、H2的物质的量之比为1∶1∶1，则理论上不需要额外补充H2 【变式训练3·变题型】(2024·四川省内江市威远中学期中)“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，再制高纯硅。 Ⅰ.请回答： （1）工业制粗硅反应的化学方程式为 。 Ⅱ.某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。 已知有关信息： ①，； ②遇水剧烈水解，SiCl4的熔点、沸点分别为、。 请回答下列问题： （2）装无水氯化钙的仪器名称是 。 （3）若拆去B装置，可能的后果是(写出一个即可) 。 （4）有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是 (写出一个即可)。 （5）已知NH4Cl在高温条件下易分解生成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制备新型无机非金属材料(Si3N4)的装置如图乙，写出该反应的化学方程式： 。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的 (填序号)。 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质的结构与性质 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 、足球烯(C60)，它们互为 。 2．金刚石、石墨、足球烯(C60)比较 金刚石 石墨 C60 空间结构 碳原子的排列方式 空间网状结构 层状结构，每层为 形的平面网状结构 “足球”形分子，由 个正五边形和 个正六边形排列而成 物理性质 熔点 ，硬度 ， 电 熔点 ，硬度 、电的 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 【易错提醒】 ①碳单质的结构不同导致物理性质 ，但化学性质 。 ②同素异形体之间的转化是 变化，但 氧化还原反应。 3．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 与氧化铜反应化学方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 与二氧化硅反应化学方程式： 与水反应化学方程式： (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 与浓硫酸反应化学方程式： 与浓硝酸反应化学方程式： 知识点2 碳的氧化物 1．碳的氧化物(CO、CO2)的比较 CO CO2 物理性质 色 味气体，密度比空气小， 溶于水 色 味气体，密度比空气大， 于水(溶解度小) 毒性 毒(易结合血红蛋白) 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 与碱反应 (澄清石灰水) — (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 2．CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构， 单个分子 单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用 塞) CO2(少量)： CO2(少量)： 与盐反应 与Na2CO3反应： 与Na2SiO3反应（CO2少量和过量）： 与碱性氧化物反应 与CaO反应： 与Na2O反应： 氧化性 与C： 与C：CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 知识点3 碳酸及碳酸盐 1．H2CO3与H2SiO3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 于水 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 2．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 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 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 考向1 考查碳及其化合物的性质与应用 例1 （2025·四川巴中市·一诊）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A. 镁可以和CO2反应，可用于制造信号弹和焰火 B. 二氧化硅硬度大，熔点高，可制作光导纤维 C. 石墨的熔点很高，可用作干电池电极材料 D. 无水CoCl2呈蓝色，吸水后为粉红色[CoCl2·6H2O]，可用于制造变色硅胶 【变式训练1·变题型】（2025·四川八省联考·提升卷）实验室利用下列装置可测量一定质量的钢材中的含碳量(部分夹持装置已略去)。下列有关判断正确的是( ) A．实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a处通入N2，目的是排出装置中的O2 B．点燃酒精灯前，需要打开K1、关闭K2，打开K3，K1起到平衡气压的作用 C．装置②中的酸性KMnO4溶液吸收SO2，装置③盛有浓硫酸，起到干燥作用 D．实验前后需称取装置④和装置⑤的质量，才能准确地测得钢材的含碳量 【变式训练2·变载体】（2025·河北·一模）下列措施中不利于实现漫画中提到的“碳中和”目标的是 A．大力提倡植树造林 B．向燃煤中添加碳酸钙 C．借助光伏、风电、核电等技术发电 D．利用光驱动合成生物学，将二氧化碳合理转化 【变式训练3·变考法】（2025·四川南充第一中学·二模）铈是地壳中最丰富的稀土金属，可用作合金添加剂、医药、制革等。某兴趣小组以二氧化铈()废渣为原料制备金属铈和的流程如图所示。 下列说法错误的是 A. “酸浸”时发生的反应为 B. “中和”时，加入氨水不宜过量 C. “试剂X”可选用和氨水混合物 D. “电解”时，阴极上得到的同时阳极上得到 考向2 考查碳及其化合物的实验探究 例2（2025·四川成都·二诊）利用下图装置，下列实验现象或作用正确的是 选项 试管① 试管② 试管②中现象或作用 A 固体 澄清石灰水 大量白色浑浊 B 晶体 饱和食盐水 除去中的HCl C 潮湿还原铁粉 空气 收集 D CuO与过量碳粉 NaOH溶液 有气泡产生 A. A B. B C. C D. D 【变式训练1·变载体】（2025·四川遂宁射洪中学·二模）实验室制取FeSO4溶液和NaHCO3溶液，并利用两者反应制取FeCO3，下列有关实验装置和操作不能达到实验目的的是 A. 用装置甲制取FeSO4溶液 B. 用装置乙制取NaHCO3溶液 C. 用装置丙制取FeCO3 D. 用装置丁过滤所得的浊液 【变式训练2·变考法】（2025•四川宜宾第三中学•二模）下列方案设计、现象和结论都正确的是 选项 目的 方案设计 现象和结论 A 比较亚硫酸和碳酸酸性强弱 向等体积的水中分别通入SO2和CO2至饱和，再测定两溶液pH 通SO2所得溶液pH较小，因此得出酸性H2SO3强于H2SO3 B 比较CH3COOH与H2CO3的酸性 测定同温同浓度CH3COONa溶液和Na2CO3溶液的pH Na2CO3的pH大，CH3COOH酸性强于H2SO3 C 探究浓度对化学反应速率的影响 向2支盛有2mL浓度分别为0.1mol/L、 0.2mol/LH2C2O4溶液的试管中同时加入5mL0.1mol/LKMnO4(酸性)溶液，观察并比较实验现象 其他条件相同时，浓度越大，单位体积活化分子数越多，化学反应速率越快 D 比较Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)相对大小 等温条件下，向等体积饱和的AgCl和AgI溶液中分别加入等量的AgNO3溶液 得到沉淀n(AgCl)>n(AgI)，则Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) A A B. B C. D. D 【变式训练3·变题型】（2024·广东惠州·一模）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________________。 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统硅酸盐材料 1．无机非金属材料 （1）元素组成：无机非金属材料一般含有 元素。 （2）特点：具有 、 、硬度高等特点，以及特殊的 、电学等性能。 （3）物质组成：传统的无机非金属材料多为 材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥。 2．硅酸盐 （1）概念：由硅、氧和 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 ，多数 于水。 （3）硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了 ，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 的形式表示它们的组成。 【易错提醒】 硅酸盐用氧化物表示顺序是：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（ ） 高岭石：Al2Si2O5(OH)4 （ ） 镁橄榄石：Mg2SiO4（ ） 正长石：KAlSi3O8（ ） 钾云母(KH2Al3Si3O12) （ ） 3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3 （1）俗名： ，水溶液俗称 （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 材料；④防腐剂 4．传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷比较 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 和粘土 、 、石英(过量) 黏土 反应原理 复杂的物理 化学变化 复杂的物理 化学变化 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、 —— 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 、抗干扰性能 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 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 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 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 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 能与 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 2．纳米材料 （1）概念：碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括 、 、石墨烯等。 （2）三种碳纳米材料比较： 材料 结构及性能 主要用途 富勒烯 由 构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 可看成由 片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当的强度和优良的电学性能 可用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个 直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率 、热导率 ，具有很高的强度 在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面广泛应用 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 冲击 ①高强度、硬度，耐高温； ②具有 特性； ③具有 特性； ④具有生物功能 得分速记 常见几种新型无机非金属材料 材料类别 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 能承受高温，强度 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 特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有 特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等 生物陶瓷 具有 功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 例1（2025·四川德阳·二模）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列有关材料的描述错误的是 A. 碳化硅是传统无机非金属材料 B. 航天飞行材料硬铝属于合金 C. 冠醚与碱金属离子形成的超分子材料是混合物 D. 宇宙飞船外壳材料酚醛树脂是有机高分子化合物 思维建模 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 （1）材料识别： 根据题干关键词判断材料类别（如"黏土烧制"→陶瓷） （2）性质推导： ①硅酸盐结构→高熔点、耐腐蚀；②玻璃非晶态→各向同性 （3）工艺联系： ①陶瓷：黏土成型→高温烧结；②玻璃：原料熔融→快速冷却 （4）应用匹配： ①耐高温需求→选择耐火材料；②透光需求→选择玻璃制品【变式训练1·变载体】（2025·高三下·甘肃·期中）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ①硅酸盐Na2Fe2Si3O10(其中铁为+3价)用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2 ②水泥、玻璃、玛瑙饰物都是硅酸盐制品 ③硅酸盐都难溶于水 ④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A．②③ B．①③ C．①④ D．④ 【变式训练2·变考法】 (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 【变式训练3·变考法】（2025·四川·一模）陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成。唐三彩是我国古代陶瓷中的艺术瑰宝，利用X射线衍射实验测得某“唐三彩陶瓷残片”和“现代陶瓷碎片”的釉料中部分成分及含量数据如下表所示。下列说法错误的是 唐三彩陶瓷残片 28.05 0.34 10.81 0.08 46.56 现代陶瓷碎片 29.74 0.40 4.22 0.05 51.42 A．现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料 B．唐三彩烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化 C．X射线衍射实验可用于鉴定陶瓷类文物的真伪 D．唐三彩的绚丽色彩与釉料的组成及各组分的含量有关 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 例2（2025·四川·预测卷）2025年4月25日，我国神舟二十号载人飞船成功发射。下列说法正确的是 A．神舟二十号的热控保温材料——纳米气凝胶，可产生丁达尔效应 B．神舟二十号宇航服的主体部分是特殊的高强度涤纶，属于无机非金属材料 C．神舟二十号飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，属于分子晶体 D．神舟二十号采用的燃料之一为液态的偏二甲肼，完全燃烧放出大量的热，只生成二氧化碳和水，具有产物清洁无污染等优点 【变式训练1·变载体】（2025·四川成都外国语学校·模拟）2025年巴黎AI峰会上，DeepSeek创始人梁文峰通过量子全息投影技术远程参会。全息投影的实现依赖于材料科学与光学技术的结合。下列相关说法错误的是 A. 全息投影膜是一种薄而柔的聚酯膜()，该聚酯膜是通过缩聚反应形成的 B. 全息投影技术常用卤化银作光敏材料，利用了光照时卤化银可分解产生Ag原子的特点 C. 空气显示影像时通过电激发氧气发光，该过程属于化学变化 D. 全息投影技术的光电器件所用材料氮化镓为新型无机非金属材料 【变式训练2·变考法】(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 【变式训练3·变题型】（2025•四川达州•二模）氧化钪（Sc2O3）是一种稀土氧化物，广泛地应用于原子能、航空航天、荧光、电子、高技术陶瓷等领域。工业上以钨渣[含W，Sc，Si，Ca，Na，Zr（锆）等诸多元素的氧化物]为原料提取高纯度氧化钪的流程如下： 查阅资料：1．钨的氧化物WO3是酸性氧化物； 2．萃取相是采用TBP和P204与煤油按一定比例混合而成的有机相（TP）； 3．萃取相比O/W即为有机相与被萃取的酸性溶液的体积比； 4．逆流萃取指萃取剂与原溶液逆向流动的萃取。单极萃取指仅进行一次萃取的操作。 （1）钪的基态原子价电子轨道表示式为___________。 （2）“萃取”采用逆流萃取，相比单级萃取优势有____________。“萃取”过程中萃取相比O/W和搅拌速度直接影响萃取率，请根据表格中的数据选择的最佳萃取相比O/W和搅拌器转速分别为______。 表1萃取相比试验结果 萃取相比O/W 1:10 1:15 1:20 1:25 1:30 1:35 1:40 萃取率% 90 90 90 80 75 70 60 表2搅拌速度试验结果 搅拌器转速/ r/min 150 300 450 600 700 萃取率% 70 80 90 少量乳浊液 大量乳浊液 （3）Sc3+与P204形成的配合物可表示为Sc(HA2)3，则加氢氧化钠溶液“反萃取”过程中生成Sc(OH)3的化学方程式为___________。 （4） Sc(OH)3粗品用盐酸溶解，并控制溶液pH为6，加Na2HPO4溶液除钙。若除钙时pH调节过小，可能导致的后果是______。 （5）苦杏仁酸（）在酸性条件下可与Zr4+形成配合物，请解释其与Zr4+配位的化学原理是____________。 （6）空气中“煅烧”时发生反应的化学方程式为_____________。 1．（2025·河北卷）如图所示装置(加热、除杂和尾气处理装置任选)不能完成相应气体的制备和检验的是 A．电石与饱和NaCl溶液 B．固体与70%的浓 C．大理石与稀HCl D．固体与水 2．（2025·甘肃卷）下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是 A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏) B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏) C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏) D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏) 3．（2025·云南卷）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．可与NaOH溶液反应 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池 D．制备纳米Si： 4．(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 5．（2024·吉林卷）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A．金代六曲葵花鎏金银盏 B．北燕鸭形玻璃注 C．汉代白玉耳杯 D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 6．(2024·广东卷，1，2分)龙是中华民族重要的精神象征和文化符号。下列与龙有关的历史文物中，主要材质为有机高分子的是 A B C D 红山玉龙 婆金铁芯铜龙 云龙纹丝绸 云龙纹瓷瓶 7．(2024·广东卷，3，2分)嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的是 A．制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料 B．机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条，其材质属于合金 C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为 D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，的质子数为55 8．（2023·湖北卷）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SiO2+2CSi+2CO↑ 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 / 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 硅和二氧化硅 知识点1 硅单质的性质及用途 知识点2 二氧化硅的性质及用途 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 【思维建模】"结构→性质→制备→应用"四步分析法 考向2 考查硅酸盐及高纯硅的工业制备 【思维建模】制备高纯硅过程中的三个易错点 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质的结构与性质 知识点2 碳的氧化物 知识点3 碳酸及碳酸盐 考向1 考查碳及其化合物的性质 考向2 考查碳及其化合物的实验探究 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统硅酸盐材料 知识点2 新型无机非金属材料 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 【思维建模】传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 【思维建模】无机非金属材料四个易错点 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 碳及其主要化合物的性质及应用 选择题 非选择题 云南卷T1，3分 湖北卷T1，3分 河北卷T1，3分 甘肃卷T4，3分 新课标卷T7，6分 北京卷T8，3分 广东卷T7，3分 河北卷T4，3分 浙江1月卷T7，2分 天津卷T5，4分 硅及其主要化合物的性质及应用 选择题 非选择题 云南卷T7，3分 湖北卷T3，3分 陕晋青宁卷卷T3，3分 全国甲卷T8，6分 广东卷T3，3分 湖北卷T3，3分 河北卷T2，3分 天津卷T4，4分 广东卷T3，3分 新型无机非金属材料 选择题 非选择题 河北卷T1，3分 甘肃卷T1，3分 陕晋青宁卷卷T1，3分 江西卷T1，3分 天津卷T1，6分 广东卷T1，3分 河北卷T1，3分 浙江6月卷T1，2分 广东卷T1，3分 考情分析： 1．从考查题型和内容上看，近几年高考命题以选择题和非选择题呈现，且以选择题为主，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。主要集中在直接考查碳、硅及其氧化物的结构、性质，硅的工业制备、二氧化硅的结构和性质等；以传统文化、先进科学技术为素材考查无机非金属材料的组成、性质、应用等；以水煤气变换为载体，考查盖斯定律、化学平衡等化学反应原理的内容。 2．从命题思路上看，侧重从晶体结构、物质类型、化合价等方面多角度、多层次分析、认知碳、硅两种元素的单质及其重要化合物；以无机非金属材料为载体考查化学对社会发展的重大贡献；通过二氧化碳对环境的影响的考查，树立低碳绿色可持续发展意识。 预计2026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，可能会以新材料的制备为背景考查与之相关的化学基础知识为主。复习构成中应注意从物质所属类型、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；领会“碳中和”，强化将碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，加强理论与实际相结合、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.了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.结合实例认识碳、硅及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。 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 硅和二氧化硅 知识点1 硅单质的性质及用途 1．硅元素的存在及性质 （1）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(地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。 （2）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）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常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟、氢氟酸、碱反应。 与F2反应的化学方程式：Si＋2F2===SiF4； 与HF反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑； 与NaOH反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 ②在加热的条件下可以与氧气、氯气等反应：Si＋O2SiO2、Si＋2Cl2SiCl4 ③粗硅的制取：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑。 2．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）常用方法： 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。 ③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：。 （2）工业制备高纯硅： ①工业流程： ②主要反应：SiO2＋2CSi（粗）＋2CO↑、Si（粗）＋3HClSiHCl3＋H2、 SiHCl3＋H2Si（纯）＋3HCl 3．硅单质的用途 ①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； ②太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池； ③单质硅常用作半导体材料和合金材料 得分速记 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例外，化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 知识点2 二氧化硅的性质及用途 1． 二氧化硅（SiO2） （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：硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水。 （3）结构： 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。 SiO2与NaOH溶液反应化学方程式：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 ②SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③)SiO2与氢氟酸(HF)反应化学方程式：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）用途：光导纤维、光学仪器、电子部件、沙子作建筑材料等。 2．硅酸(H2SiO3) （1）硅酸的性质及用途 物理性质 硅酸是白色胶状沉淀 化学性质 ①弱酸性：唯一不溶于水的二元弱酸(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（化学方程式）：H2SiO3SiO2＋H2O ③与碱溶液反应化学方程式：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O 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 （2）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 ①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．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 c．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，但在高温下能发生SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 ②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。 ③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。 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 例1 2024年，我国具有独立知识产权的“龙芯”22岁了。下列关于硅及其化合物的叙述不正确的是 ①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是空间四面体网状结构 ②SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物 ③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，光导纤维 ④Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可作木柴防火剂，也可用来制备硅胶 ⑤SiO2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的 ⑥SiO2和CO2性质相似，可溶于水生成硅酸 ⑦常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在 A．②③⑤⑥⑦ B．①⑤⑥⑦ C．③④⑤⑥ D．①③④ 【答案】A 【解析】二氧化硅的晶体与金刚石均是共价晶体，空间结构相似，都是立体网状结构，①正确；SiO2能与HF反应，不能与其他酸反应，能与NaOH反应生成盐和水，属于酸性氧化物，②错误；晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，不能制成光导纤维，③错误；Na2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可作木柴防火剂，通入二氧化碳反应生成硅酸，可用来制备硅胶，④正确；SiO2是共价晶体，不存在分子，SiO2晶体中O与Si的原子个数比为2∶1，⑤错误；SiO2和CO2性质相似，但不溶于水，不能和水反应生成硅酸，⑥错误；常温下，硅的化学性质稳定，自然界中的硅大部分以化合态存在，⑦错误。 思维建模 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 （1）‌结构决定性质 ①硅：金刚石结构→高熔点、半导体性 ②SiO2：四面体网状结构→高硬度、化学惰性 （2）‌性质推导应用‌ ①硅的半导体性：芯片、太阳能电池 ②SiO2的光学透明性：光纤、光学仪器 （3）与硅有关的‌工艺联系 ①工业制硅：SiO2+ 2C Si(粗) + 2CO↑ ②玻璃制备：Na2CO3+ SiO2Na2SiO3+ CO2↑ （4）‌实验探究 ①硅酸制备：Na2SiO3+ 2HCl=H2SiO3↓+2NaCl ②HF刻蚀玻璃实验 【变式训练1·变考法】(2025·四川八省·联考卷)下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是 选项 实例 解释 A POCl3和PCl4+的空间结构都是四面体形 POCl3和PCl4+中P原子轨道的杂化类型均为sp3 B NO2+、NO3-、NO2-的键角依次减小 孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力 C SiF4、SiCl4、SiBr 4、SiI4的沸点依次升高 SiX4均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大 D 邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚 前者存在分子内氢键，后者存在的分子间氢键使分子间作用力大于前者 【答案】B 【解析】A项，POCl3的中心P原子价层电子对数是4+=4，因此采用sp3杂化，空间结构为四面体形；PCl4+的中心P原子价层电子对数是4+=4，因此也是采用sp3杂化，空间结构为四面体形，A正确；B项，NO2+的中心N原子价层电子对数是2+=2，无孤对电子，因此N采用sp杂化，空间结构为直线形，键角为180°；NO3-的中心N原子价层电子对数是3+=3，无孤对电子，因此N采用sp2杂化，空间结构为平面三角形，键角为120°；NO2-的中心N原子价层电子对数是2+=3，有1对孤对电子，因此N采用sp2杂化，由于孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，导致其键角小于120°，NO2+、NO3-、NO2-的键角依次减小，这不仅与与孤电子对与成键电子对的作用力有关，也与中心N原子的杂化类型有关，B错误；C项，SiX4均为分子晶体，分子之间以分子间作用力结合。随着物质分子的相对分子质量增大，范德华力逐渐增大，因此SiF4、SiCl4、SiBr 4、SiI4的熔沸点逐渐升高，C正确；D项，对硝基苯酚的分子间不仅存在范德华力，还存在氢键，使其熔沸点升高；而邻硝基苯酚分子内存在氢键，分子之间只存在范德华力，使物质的熔、沸点比存在分子间氢键的对硝基苯酚低，故物质的沸点：邻硝基苯酚的熔点低于对硝基苯酚，D正确；故选B。 【变式训练2·变题型】（2025·四川·押题卷）利用下列实验装置及药品能达到相应实验目的的是 A．除去中的 B．验证纯碱中是否含 C．验证溶液是否部分变质 D．验证电石与水反应产生了乙炔 【答案】A 【解析】A．NH4Cl受热易分解，而二氧化硅不会，分解生成的氨气和氯化氢气体在烧瓶底部能重新化合成氯化铵，故A能达到实验目的；B．利用焰色反应来检验纯碱中是否含K2CO3，还需一块蓝色钴玻璃片，故B不能达到实验目的C．Na2SO3溶液若部分变质会含有Na2SO4，但Na2SO3和Na2SO4遇到氯化钡溶液都会反应生成白色沉淀，故C不能达到实验目的；D．电石中含有杂质，与水反应产生的气体除了乙炔外，还含有硫化氢、磷化氢等气体，它们也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则要验证电石与水反应是否产生了乙炔，还需在通入酸性高锰酸钾溶液之前把它们除去，故D不能达到实验目的。答案A。 【变式训练3·变载体】（2025·四川成都实外教育集团·联考）有机硅有工业味精之称，是对含硅有机化合物的统称。二苯基-二甲氧基硅烷是一种典型的有机硅化合物。下列分析正确的是 A. 分子式为C14H18O2Si B. 除H以外所有原子可能共平面 C. 1mol该物质最多与6molH2发生加成反应 D. 该分子的一氯取代物有6种 【答案】C 【解析】A．根据结构简式得到该分子式为C14H16O2Si，故A错误；B．由于Si是sp3杂化，与Si相连的原子不可能全部共平面，故B错误；C．1mol该物质含有2mol苯环，因此最多与6molH2发生加成反应，故C正确；D．根据结构分析，苯环有对称性，该分子有四种位置的氢，因此该分子的一氯取代物有4种，故D错误。综上所述，答案为C。 考向2 考查硅酸盐及高纯硅的工业制备 例2 (2025·四川达州市·二诊)在给定条件下，下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是 A. 制镁工业：海水 B. 去除难溶物： C. 制备硫酸：硫黄 D. 制备高纯硅：粗硅高纯硅 【答案】D 【解析】A．工业制镁通常通过Ca(OH)2与海水中的MgCl2发生复分解反应产生Mg(OH)2沉淀而不是NaOH；且是电解熔融的MgCl2，而非煅烧Mg(OH)2生成的MgO；电解MgO需要极高温度，成本高，不符合实际工业流程，A错误；B．CaCO3与饱和Na2SO4溶液反应生成CaSO4的转化可能实现(Q > Ksp)，但CaSO4与盐酸不反应，第二步无法实现，B错误；C．硫磺与足量氧气反应只能得到SO2，SO2与H2O反应得到H2SO3，C错误；D．粗硅与HCl高温生成SiHCl3，再与H2高温还原为高纯硅，符合工业制备高纯硅的流程，D正确；故合理选项是D。 思维建模 制备高纯硅过程中的3个易错点 【变式训练2·变考法】（2025·浙江绍兴·二模）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．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．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．SiHCl3水解的化学方程式为：，SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl、H2和H2O，C错误；D．上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，△H>0，正向是熵减反应，△S<0，则该反应自发进行需△G=△H—T△S<0，可知需要在低温条件下，D错误；故选B。 【变式训练2·变载体】(2024·四川达州模拟)以下是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程示意图。 下列说法错误的是 A．步骤①中反应的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．工艺流程中，从混合物中分离出SiCl4、SiHCl3的方法为分馏 C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质主要有HCl和H2 D．若混合物分离后，得到SiCl4、SiHCl3、H2的物质的量之比为1∶1∶1，则理论上不需要额外补充H2 【答案】D 【解析】工艺流程中，各物质沸点不同，从混合物中分离出SiCl4、SiHCl3的方法为分馏，B正确；结合反应过程，HCl和H2可循环使用，C正确；根据SiCl4＋H2SiHCl3＋HCl、SiHCl3＋H2Si＋3HCl↑，1 mol SiCl4和1 mol SiHCl3完全转化为Si需要3 mol氢气，SiCl4、SiHCl3、H2的物质的量之比为1∶1∶1，则理论上需要额外补充2 mol H2，D错误。 【变式训练3·变题型】(2024·四川省内江市威远中学期中)“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯硅，先制得粗硅，再制高纯硅。 Ⅰ.请回答： （1）工业制粗硅反应的化学方程式为 。 Ⅱ.某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。 已知有关信息： ①，； ②遇水剧烈水解，SiCl4的熔点、沸点分别为、。 请回答下列问题： （2）装无水氯化钙的仪器名称是 。 （3）若拆去B装置，可能的后果是(写出一个即可) 。 （4）有同学最初将E、F、G装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是 (写出一个即可)。 （5）已知NH4Cl在高温条件下易分解生成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制备新型无机非金属材料(Si3N4)的装置如图乙，写出该反应的化学方程式： 。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的 (填序号)。 【答案】（1）SiO2+2CSi+2CO↑ （2）球形干燥管 （3）HCl和Si反应牛成SiHCl3和H2，会使产品纯度降低，或Cl2和H2混合共热易发生爆炸 （4）SiCl4在收集瓶e中液化，压强减小，烧碱溶液倒吸入收集瓶e中，或烧碱溶液中水蒸气进入产品收集瓶，SiCl4发生水解 （5）3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl c 【解析】由实验装置图可知，装置A中高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，装置B中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体，装置C中盛有的无水氯化钙用于干燥氯气，装置D中氯气与硅高温条件下反应生成四氯化硅，装置E用于冷凝收集四氯化硅，装置F中用于冷凝回流四氯化硅，提高产品的产率，装置G盛有的碱石灰用于吸收未空气中的水蒸气，防止水蒸气进入E中导致四氯化硅水解。(1)工业制粗硅的反应为二氧化硅与碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑；(2)由实验装置图可知，装无水氯化钙的仪器为球形干燥管；(3)由题给信息可知，若拆去B装置，氯气中混有的氯化氢气体进入D中会与硅高温条件下反应生成三氯硅烷和氢气，导致实验制得的四氯化硅中混有杂质，且反应生成的氢气和氯气混合共热会发生爆炸；(4)若用图甲装置替代E、F、G装置，四氯化硅在收集瓶e中液化后，瓶中气体压强减小，氢氧化钠溶液会倒吸入收集瓶e中，且氢氧化钠溶液产生的水蒸气进入广口瓶e中，会导致四氯化硅发生水解，使得产品不纯；(5)由题意可知，制备氮化硅的反应为氨气与四氯化硅高温条件下反应生成氮化硅和氯化氢，反应的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl，反应生成的氯化氢极易溶于水，用水吸收氯化氢时，应防止产生倒吸。 考点二 碳及其重要化合物 知识点1 碳单质的结构与性质 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)比较 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 【易错提醒】 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 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 与氧化铜反应化学方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 与二氧化硅反应化学方程式：2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与水反应化学方程式：C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 与浓硫酸反应化学方程式：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 与浓硝酸反应化学方程式：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 知识点2 碳的氧化物 1．碳的氧化物(CO、CO2)的比较 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 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 2．CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)：CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(少量)：CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应（CO2少量和过量）： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应： SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 氧化性 与C：2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与C：CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 知识点3 碳酸及碳酸盐 1．H2CO3与H2SiO3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 2．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 考向1 考查碳及其化合物的性质与应用 例1 （2025·四川巴中市·一诊）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A. 镁可以和CO2反应，可用于制造信号弹和焰火 B. 二氧化硅硬度大，熔点高，可制作光导纤维 C. 石墨的熔点很高，可用作干电池电极材料 D. 无水CoCl2呈蓝色，吸水后为粉红色[CoCl2·6H2O]，可用于制造变色硅胶 【答案】D 【解析】A．镁在空气中燃烧，发出耀眼的白光，故可用于制造信号弹和焰火，二氧化碳在空气中含量很低，故基本上跟镁可以和CO2反应无关，故A错误；B．光能够在纤维中传递是利用光在折射率不同的两种物质的交界面处产生“全反射”作用的原理，光纤的主要成分是SiO2；光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通讯效率，与二氧化硅硬度大、熔点高无关，故B错误；C．石墨可用作干电池电极材料，是因为石墨能导电，跟熔点高无关，故C错误；D．无水氯化钴可用于制造变色硅胶，是因为：无水CoCl2呈蓝色，吸水后为粉红色[CoCl2·6H2O]，故D正确；选D。 【变式训练1·变题型】（2025·四川八省联考·提升卷）实验室利用下列装置可测量一定质量的钢材中的含碳量(部分夹持装置已略去)。下列有关判断正确的是( ) A．实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a处通入N2，目的是排出装置中的O2 B．点燃酒精灯前，需要打开K1、关闭K2，打开K3，K1起到平衡气压的作用 C．装置②中的酸性KMnO4溶液吸收SO2，装置③盛有浓硫酸，起到干燥作用 D．实验前后需称取装置④和装置⑤的质量，才能准确地测得钢材的含碳量 【答案】C 【解析】样品与浓硫酸会反应生成二氧化硫、二氧化碳和水等，实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a处通入N2，目的是排出装置中的CO2，故A错误；点燃酒精灯前，需要关闭K1、K2，打开K3，本实验中K1不起平衡气压的作用，故B错误；高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以吸收二氧化硫转化为硫酸(盐)，装置③中的浓硫酸的作用是干燥二氧化碳，防止水蒸气对二氧化碳吸收产生影响，故C正确；装置⑤干燥管中的碱石灰是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，故实验前后只需称取装置④的质量，就能准确地测得钢材的含碳量，故D错误。 【变式训练2·变载体】（2025·河北·一模）下列措施中不利于实现漫画中提到的“碳中和”目标的是 A．大力提倡植树造林 B．向燃煤中添加碳酸钙 C．借助光伏、风电、核电等技术发电 D．利用光驱动合成生物学，将二氧化碳合理转化 【答案】B 【解析】A．植物能进行光合作用，从而吸收CO2，能实现碳中和，A不符合题意；B．燃煤中添加CaCO3，可实现燃煤脱硫，减少SO2排放，但会增加CO2的排放，不利于碳中和，B符合题意；C．采用光伏、风电、核电等新能源，可减少传统化石能源的使用，减少CO2的排放，能实现碳中和，C不符合题意；D．将CO2转化，符合碳中和要求，D不符合题意；故答案选B。 【变式训练3·变考法】（2025·四川南充第一中学·二模）铈是地壳中最丰富的稀土金属，可用作合金添加剂、医药、制革等。某兴趣小组以二氧化铈()废渣为原料制备金属铈和的流程如图所示。 下列说法错误的是 A. “酸浸”时发生的反应为 B. “中和”时，加入氨水不宜过量 C. “试剂X”可选用和氨水混合物 D. “电解”时，阴极上得到的同时阳极上得到 【答案】D 【解析】酸浸时CeO2在酸性条件下与H2O2反应生成Ce3+和氧气，离子方程式为，加入氨水中和多余的酸，再加入NH4HCO3和氨水的混合物将Ce3+变为Ce2(CO3)3，如果对酸浸后溶液电解，可以得到单质Ce。A．由分析可知，“酸浸”时发生的反应为，故A正确；B．“中和”时，加入氨水不宜过量,氨水过量会生成Ce(OH)3沉淀，故B正确；C．碳酸根离子水解程度大，若直接加入碳酸根离子会生成Ce(OH)3沉淀，可改为碳酸氢根离子作沉淀剂，“沉淀”时加氨水使溶液接近中性，其目的是降低溶液中氢离子的浓度，促进碳酸氢根离子的电离，增大溶液中碳酸根离子的浓度，故“试剂X”可选用NH4HCO3和氨水混合物，故C正确；D．没有说明是否标准状况，故无法计算氧气的体积，故D错误。答案选D。 考向2 考查碳及其化合物的实验探究 例2（2025·四川成都·二诊）利用下图装置，下列实验现象或作用正确的是 选项 试管① 试管② 试管②中现象或作用 A 固体 澄清石灰水 大量白色浑浊 B 晶体 饱和食盐水 除去中的HCl C 潮湿还原铁粉 空气 收集 D CuO与过量碳粉 NaOH溶液 有气泡产生 A. A B. B C. C D. D 【答案】D 【解析】A．碳酸钠受热不分解，故A错误；B．氯化铵受热分解为氨气和氯化氢，在试管口会直接化合为氯化铵，故B错误；C．氢气比空气密度小，应用向下排空气法，故C错误；D．碳与CuO反应生成CO，溶液中可看到气泡，故D正确；故答案为D。 【变式训练1·变载体】（2025·四川遂宁射洪中学·二模）实验室制取FeSO4溶液和NaHCO3溶液，并利用两者反应制取FeCO3，下列有关实验装置和操作不能达到实验目的的是 A. 用装置甲制取FeSO4溶液 B. 用装置乙制取NaHCO3溶液 C. 用装置丙制取FeCO3 D. 用装置丁过滤所得的浊液 【答案】C 【解析】A．稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁，同时过量的铁屑可防止Fe2+被氧化成Fe3+，A正确；B．碳酸钠溶液中通入二氧化碳，两者反应生成碳酸氢钠，B正确；C．碳酸氢钠和FeSO4反应生成FeCO3的同时还会生成CO2，不能关闭止水夹，C错误；D．装置丁可用于过滤所得到的浊液分离出FeCO3，且过滤操作正确，D正确；故答案选C。 【变式训练2·变考法】（2025•四川宜宾第三中学•二模）下列方案设计、现象和结论都正确的是 选项 目的 方案设计 现象和结论 A 比较亚硫酸和碳酸酸性强弱 向等体积的水中分别通入SO2和CO2至饱和，再测定两溶液pH 通SO2所得溶液pH较小，因此得出酸性H2SO3强于H2SO3 B 比较CH3COOH与H2CO3的酸性 测定同温同浓度CH3COONa溶液和Na2CO3溶液的pH Na2CO3的pH大，CH3COOH酸性强于H2SO3 C 探究浓度对化学反应速率的影响 向2支盛有2mL浓度分别为0.1mol/L、 0.2mol/LH2C2O4溶液的试管中同时加入5mL0.1mol/LKMnO4(酸性)溶液，观察并比较实验现象 其他条件相同时，浓度越大，单位体积活化分子数越多，化学反应速率越快 D 比较Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)相对大小 等温条件下，向等体积饱和的AgCl和AgI溶液中分别加入等量的AgNO3溶液 得到沉淀n(AgCl)>n(AgI)，则Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) A A B. B C. D. D 【答案】D 【解析】A．向等体积的水中分别通入SO2和CO2至饱和，由于SO2和CO2在水中的溶解度不同，饱和溶液的浓度不同，不能仅根据溶液pH大小来判断H2SO3和H2CO3的酸性强弱，应比较等浓度的H2SO3和H2CO3溶液的pH，A错误；B．测定同温同浓度CH3COONa溶液和Na2CO3溶液的pH，Na2CO3的pH大，只能说明CO的水解程度大于CH3COO-，即CH3COOH的酸性强于HCO，而不能得出CH3COOH酸性强于H2CO3，B错误；C．H2C2O4与酸性KMnO4反应的离子方程式为，向2支盛有2mL浓度分别为0.1mol/L、0.2mol/LH2C2O4溶液的试管中同时加入5mL0.1mol/LKMnO4（酸性）溶液，因为KMnO4过量，溶液不会迅速褪色，无法通过观察现象比较反应速率，不能探究浓度对化学反应速率的影响，C错误；D．等温条件下，向等体积饱和的AgCl和AgI溶液中分别加入等量的AgNO3溶液，得到沉淀n(AgCl) > n(AgI)，说明饱和溶液中Cl-浓度大于I-浓度，根据溶度积常数，，在饱和溶液中c(Ag+相同的情况下，Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，D正确； 故选D 【变式训练3·变题型】（2024·广东惠州·一模）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。 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统硅酸盐材料 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．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。 【易错提醒】 硅酸盐用氧化物表示顺序是：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（Na2O·SiO2） 高岭石：Al2Si2O5(OH)4 （Al2O3·2SiO2·2H2O） 镁橄榄石：Mg2SiO4（2MgO·SiO2） 正长石：KAlSi3O8（K2O·Al2O3·6SiO2） 钾云母(KH2Al3Si3O12) （K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O） 3．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 4．传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷比较 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 —— 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 2．纳米材料 （1）概念：碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 （2）三种碳纳米材料比较： 材料 结构及性能 主要用途 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 可看成由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当的强度和优良的电学性能 可用于生产复合材料、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，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度 在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面广泛应用 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 得分速记 常见几种新型无机非金属材料 材料类别 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 光缆通讯、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 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 例1（2025·四川德阳·二模）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列有关材料的描述错误的是 A. 碳化硅是传统无机非金属材料 B. 航天飞行材料硬铝属于合金 C. 冠醚与碱金属离子形成的超分子材料是混合物 D. 宇宙飞船外壳材料酚醛树脂是有机高分子化合物 【答案】A 【解析】A．传统无机非金属材料主要是指陶瓷、玻璃、水泥等，碳化硅硬度大、耐高温，属于新型无机非金属材料，A错误；B．硬铝是指以Cu为主要合金元素的一类铝合金，属于合金材料，B正确；C．冠醚与碱金属离子形成的超分子材料中含有冠醚、碱金属离子等多种成分，属于混合物，C正确；D．酚醛树脂是由苯酚和甲醛通过缩聚反应得到的，相对分子质量很大，属于有机高分子化合物，可用于宇宙飞船外壳材料，D正确；故选A。 思维建模 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 （1）材料识别： 根据题干关键词判断材料类别（如"黏土烧制"→陶瓷） （2）性质推导： ①硅酸盐结构→高熔点、耐腐蚀；②玻璃非晶态→各向同性 （3）工艺联系： ①陶瓷：黏土成型→高温烧结；②玻璃：原料熔融→快速冷却 （4）应用匹配： ①耐高温需求→选择耐火材料；②透光需求→选择玻璃制品【变式训练1·变载体】（2025·高三下·甘肃·期中）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是 ①硅酸盐Na2Fe2Si3O10(其中铁为+3价)用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2 ②水泥、玻璃、玛瑙饰物都是硅酸盐制品 ③硅酸盐都难溶于水 ④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料 A．②③ B．①③ C．①④ D．④ 【答案】D 【解析】①硅酸盐Na2Fe2Si3O10用氧化物的形式表示为Na2O·Fe2O3·3SiO2，故错误；②水晶主要成分为二氧化硅，不是硅酸盐，故错误；③大部分硅酸盐难溶于水，如硅酸钙、硅酸镁等，少数硅酸盐能够溶于水，如硅酸钠，故错误；④单质硅是良好的半导体材料，是将太阳能转变为电能的常用材料，故正确；故D正确。故选D。 【变式训练2·变考法】 (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。 【变式训练3·变考法】（2025·四川·一模）陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成。唐三彩是我国古代陶瓷中的艺术瑰宝，利用X射线衍射实验测得某“唐三彩陶瓷残片”和“现代陶瓷碎片”的釉料中部分成分及含量数据如下表所示。下列说法错误的是 唐三彩陶瓷残片 28.05 0.34 10.81 0.08 46.56 现代陶瓷碎片 29.74 0.40 4.22 0.05 51.42 A．现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料 B．唐三彩烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化 C．X射线衍射实验可用于鉴定陶瓷类文物的真伪 D．唐三彩的绚丽色彩与釉料的组成及各组分的含量有关 【答案】A 【解析】A．现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的无机非金属材料，A符合题意；B．唐三彩的烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化，B不符合题意；C．X射线衍射实验可对晶体结构进行测定，也可通过测定相同组分的含量作为识别真伪的重要参考依据，C不符合题意；D．釉料中不同金属氧化物成分(如、等)的含量不同，在烧制后呈现不同颜色，D不符合题意；故选A。 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 例2（2025·四川·预测卷）2025年4月25日，我国神舟二十号载人飞船成功发射。下列说法正确的是 A．神舟二十号的热控保温材料——纳米气凝胶，可产生丁达尔效应 B．神舟二十号宇航服的主体部分是特殊的高强度涤纶，属于无机非金属材料 C．神舟二十号飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，属于分子晶体 D．神舟二十号采用的燃料之一为液态的偏二甲肼，完全燃烧放出大量的热，只生成二氧化碳和水，具有产物清洁无污染等优点 【答案】A 【解析】A．纳米气凝胶属于胶体，可产生丁达尔效应，A正确；B．涤纶为有机高分子材料，B错误；C．氮化硅耐高温属于共价晶体，D错误；D．偏二甲肼含有氮元素，燃烧产物应还有氮气，C错误；故选A。 【变式训练1·变载体】（2025·四川成都外国语学校·模拟）2025年巴黎AI峰会上，DeepSeek创始人梁文峰通过量子全息投影技术远程参会。全息投影的实现依赖于材料科学与光学技术的结合。下列相关说法错误的是 A. 全息投影膜是一种薄而柔的聚酯膜()，该聚酯膜是通过缩聚反应形成的 B. 全息投影技术常用卤化银作光敏材料，利用了光照时卤化银可分解产生Ag原子的特点 C. 空气显示影像时通过电激发氧气发光，该过程属于化学变化 D. 全息投影技术的光电器件所用材料氮化镓为新型无机非金属材料 【答案】C 【解析】A．聚酯膜通常是由二元酸和二元醇通过发生缩聚反应形成的，A正确；B．卤化银具有感光性，在光照条件下发生分解，产生Ag原子等，所以常用卤化银作光敏材料，B正确；C．通过电激发氧气发光，是利用氧气将电能转化为光能，氧气没有发生改变，该过程属于物理变化，C错误；D．氮化镓是一种新型无机非金属材料，在光电器件领域有广泛应用，D正确；故选C。 【变式训练2·变考法】(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。 【变式训练3·变题型】（2025•四川达州•二模）氧化钪（Sc2O3）是一种稀土氧化物，广泛地应用于原子能、航空航天、荧光、电子、高技术陶瓷等领域。工业上以钨渣[含W，Sc，Si，Ca，Na，Zr（锆）等诸多元素的氧化物]为原料提取高纯度氧化钪的流程如下： 查阅资料：1．钨的氧化物WO3是酸性氧化物； 2．萃取相是采用TBP和P204与煤油按一定比例混合而成的有机相（TP）； 3．萃取相比O/W即为有机相与被萃取的酸性溶液的体积比； 4．逆流萃取指萃取剂与原溶液逆向流动的萃取。单极萃取指仅进行一次萃取的操作。 （1）钪的基态原子价电子轨道表示式为___________。 （2）“萃取”采用逆流萃取，相比单级萃取优势有____________。“萃取”过程中萃取相比O/W和搅拌速度直接影响萃取率，请根据表格中的数据选择的最佳萃取相比O/W和搅拌器转速分别为______。 表1萃取相比试验结果 萃取相比O/W 1:10 1:15 1:20 1:25 1:30 1:35 1:40 萃取率% 90 90 90 80 75 70 60 表2搅拌速度试验结果 搅拌器转速/ r/min 150 300 450 600 700 萃取率% 70 80 90 少量乳浊液 大量乳浊液 （3）Sc3+与P204形成的配合物可表示为Sc(HA2)3，则加氢氧化钠溶液“反萃取”过程中生成Sc(OH)3的化学方程式为___________。 （4） Sc(OH)3粗品用盐酸溶解，并控制溶液pH为6，加Na2HPO4溶液除钙。若除钙时pH调节过小，可能导致的后果是______。 （5）苦杏仁酸（）在酸性条件下可与Zr4+形成配合物，请解释其与Zr4+配位的化学原理是____________。 （6）空气中“煅烧”时发生反应的化学方程式为_____________。 【答案】（1） （2） ①. 逆流萃取可提高萃取效率，减少萃取剂用量 ②. 1：20、450r/min （3）Sc(HA2)3+3NaOH=Sc(OH)3↓+3NaHA2或者Sc(HA2)3+6NaOH=Sc(OH)3↓+3Na2A2+3H2O （4）转化为，钙盐溶解，降低除钙效率 （5）苦杏仁酸中O提供孤电子对填充在Zr4+的空轨道中配位 （6）2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2 【解析】由题干流程图可知，向钨渣[含W，Sc，Si，Ca，Na，Zr（锆）等诸多元素的氧化物]中加入硫酸进行浸出即将Sc、Na和Zr的氧化物转化为Sc3+、Na+、Zr4+，而WO3、 SiO2为酸性氧化物与硫酸不反应留在滤渣1中，CaSO4为微溶物，即CaO转化部分转化为CaSO4留在滤渣1中，过滤得到含有Ca2+、Sc3+、Na+、Zr4+的滤液，向其中加入TP进行萃取得到有机相和水相，然后向有机相中加入NaOH进行反萃取得到水相和有机相，向水相中加入HCl、Na2HPO4将Ca2+转化为CaHPO4或Ca3(PO4)2进行除钙，得到滤渣2，向滤液2中加入苦杏仁酸进行除锆，最后向滤液中加入草酸进行沉钪得到Sc2(C2O4)3，过滤得到Sc2(C2O4)3，最后煅烧Sc2(C2O4)3得到氧化钪，据此分析解题。 （1）已知Sc是21号元素，故钪的基态原子价电子轨道表示式为，故答案为：； （2）由题干信息可知，“萃取”采用逆流萃取能够增大接触面积，提高萃取率，即相比单级萃取的优势有逆流萃取可提高萃取效率，减少萃取剂用量，“萃取”过程中萃取相比O/W和搅拌速度直接影响萃取率，根据表格中的数据可知：O/W比为1:20时萃取率为90%，450r/min时萃取率为90%，故选择的最佳萃取相比O/W和搅拌器转速分别为450r/min，故答案为：逆流萃取可提高萃取效率，减少萃取剂用量；1:20，450r/min； （3）Sc3+与P204形成的配合物可表示为Sc(HA2)3，则加氢氧化钠溶液“反萃取”过程中生成Sc(OH)3的化学方程式为Sc(HA2)3+3NaOH=Sc(OH)3↓+3NaHA2或者Sc(HA2)3+6NaOH=Sc(OH)3↓+3Na2A2+3H2O，故答案为：Sc(HA2)3+3NaOH=Sc(OH)3↓+3NaHA2或者Sc(HA2)3+6NaOH=Sc(OH)3↓+3Na2A2+3H2O； （4）已知Ca3(PO4)2、CaHPO4是沉淀，Ca(H2PO4)2是可溶于水，故Sc(OH)3粗品用盐酸溶解，并控制溶液pH为6，加Na2HPO4溶液除钙。若除钙时pH调节过小，可能导致的后果是HPO转化为，钙盐溶解，降低除钙效率，故答案为：HPO转化为，钙盐溶解，降低除钙效率； （5）已知苦杏仁酸中O原子周围均含有孤电子对，Zr4+核外有空轨道，故O与Zr4+之间能够通过形成配位键结合成配位化合物，故在酸性条件下可与Zr4+形成配合物，故答案为：苦杏仁酸中O提供孤电子对填充在Zr4+的空轨道中配位； （6）由分析可知，空气中“煅烧”时是煅烧Sc2(C2O4)3生成Sc2O3和CO2，根据氧化还原反应配平可得，该过程发生反应的化学方程式为：2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2，故答案为：2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2。 1．（2025·河北卷）如图所示装置(加热、除杂和尾气处理装置任选)不能完成相应气体的制备和检验的是 A．电石与饱和NaCl溶液 B．固体与70%的浓 C．大理石与稀HCl D．固体与水 【答案】C 【解析】A．电石与饱和NaCl溶液反应制备C2H2，C2H2中含有不饱和键，可使酸性KMnO4溶液褪色，能完成相应气体的制备和检验，A不符合题意；B．Na2SO3固体与 70%的浓H2SO4反应制备SO2，SO2可使酸性KMnO4溶液褪色，能完成相应气体的制备和检验，B不符合题意；C．大理石与稀HCl反应制备CO2，CO2不可使酸性KMnO4溶液褪色，不能完成相应气体的检验，检验通常用澄清的石灰水，C符合题意；D．Al2S3固体遇水水解生成Al(OH)3和H2S，H2S可使酸性KMnO4溶液褪色，能完成相应气体的制备和检验，D不符合题意； 故选C。 2．（2025·甘肃卷）下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是 A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏) B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏) C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏) D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏) 【答案】A 【解析】A．劳动英雄模范碑通常由石材或混凝土制成，属于无机非金属材料（如硅酸盐类），A符合题意；B．红军党员登记表为纸质材料，主要成分是纤维素（有机高分子材料），B不符合题意；C．铁工具由金属铁制成，属于金属材料，C不符合题意；D．皮箱由皮革（动物蛋白质加工而成，属于有机材料）制成，D不符合题意；故选A。 3．（2025·云南卷）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．可与NaOH溶液反应 B．盐酸在该工艺中体现了还原性 C．高纯Si可用于制造硅太阳能电池 D．制备纳米Si： 【答案】B 【解析】稻壳在一定条件下制备纳米SiO2，纳米SiO2和Mg在650℃发生置换反应生成MgO和纳米Si，加盐酸将MgO转化为MgCl2，过滤、洗涤、干燥得到纳米Si。A．SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O，A正确；B．盐酸参与的反应为：MgO+2HCl=MgCl2+H2O，该反应是非氧化还原反应，盐酸体现酸性，没有体现还原性，B错误；C．高纯硅可以将太阳能转化为电能，故可用于制硅太阳能电池，C正确；D．SiO2和Mg在650℃条件下发生置换反应得到MgO和纳米Si，反应的化学方程式为，D正确；答案选B。 4．(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。 5．（2024·吉林卷）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A．金代六曲葵花鎏金银盏 B．北燕鸭形玻璃注 C．汉代白玉耳杯 D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 【答案】A 【解析】A．金代六曲葵花鎏金银盏是合金，属于无机金属材料；B．北燕鸭形玻璃注是玻璃制品，属于硅酸盐材料；C．汉代白玉耳杯是玉，属于含有微量元素的钙镁硅酸盐材料；D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐是陶器，属于硅酸盐材料；综上A选项材质与其他三项材质不用，不能归为一类，答案选A。 6．(2024·广东卷，1，2分)龙是中华民族重要的精神象征和文化符号。下列与龙有关的历史文物中，主要材质为有机高分子的是 A B C D 红山玉龙 婆金铁芯铜龙 云龙纹丝绸 云龙纹瓷瓶 【答案】C 【解析】A项，红山玉龙主要成分为SiO2和硅酸盐，属于无机非金属材料，A不符合题意；B项，婆金铁芯铜龙主要成分为Cu，属于金属材料，B不符合题意；C项，云龙纹丝绸主要成分为蛋白质，属于有机高分子材料，C符合题意；D项，云龙纹瓷瓶主要成分为硅酸盐，属于传统无机非金属材料，D不符合题意；故选C。 7．(2024·广东卷，3，2分)嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的是 A．制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料 B．机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条，其材质属于合金 C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为 D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，的质子数为55 【答案】C 【解析】A项，制作日晷圆盘的石材主要为大理石，属于无机非金属材料，A正确；B项，由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物称为合金，机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条，其材质属于合金，B正确；C项，基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiO2，C错误；D项，目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，的质量数为135，质子数为55，D正确；故选C。 8．（2023·湖北卷）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SiO2+2CSi+2CO↑ 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 【解析】A. SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO，因此，制备粗硅的反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，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2×6.02×1023，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；H2在高温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与SiHCl3在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和H2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SiHCl3的反应为熵减过程，D说法正确；综上所述，本题选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$