第04讲 碳、硅及其重要化合物（复习讲义）（广东专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第04讲 碳、硅及其重要化合物 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、硅及其化合物 知识点1碳及其化合物 知识点2硅及其重要化合物 考向1碳及其化合物的性质 考向2硅及其化合物的性质及应用 考点二 无机非金属材料 知识点1硅酸盐材料 知识点2新型无机非金属材料 考向1硅酸盐材料 考向2新型无机非金属材料 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 无机非金属材料 选择题 非选择题 广东卷T5（D项），2分 广东卷T1，2分 广东卷T3（A项），2分 碳、硅及其化合物的性质 选择题 非选择题 广东卷T3，2分 广东卷T7（D项），2分 考情分析： 近三年的广东高考试题以碳、氮及其化合物的性质单独命题的不多，通常为选择题，主要考查 Si、SiO2、硅酸盐、碳的同素异形体等的结构与用途，试题难度较易。 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、硅及其重要化合物 知识点1 碳及其化合物 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。 ①金刚石：正四面体空间网状结构，属于共价晶体，具有熔点高、硬度大、不导电的特性。 ②石墨：层状结构，每层为正六边形的平面网状结构，属于混合型晶体，具有熔点高、硬度小、能导电、具有润滑性的特性。 ③足球烯(C60)：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成，属于分子晶体，具有熔沸点低、硬度小、不导电的特性。 （2）主要化学性质——还原性 可燃性 O2不足：2C＋O2(不足)2CO O2充足：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＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 2.CO、CO2的性质对比 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 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：2CO+O22CO2 还原氧化铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 无(灭火) 氧化性 ①与炽热炭反应：CO2+C2CO ②Mg在CO2中燃烧：CO2+2Mg2MgO+C 与水反应 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 无 Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O 相互转化 CO2CO 用途 燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 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 COHCO 知识点2 硅及其重要化合物 1.硅单质 （1）硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐等化合态的形式存在于地壳中。 （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 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↑。 （4）用途：良好的半导体材料、太阳能电池、计算机芯片等。 （5）硅的工业制法及提纯 涉及的化学方程式： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑； ②Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 2.二氧化硅 （1）SiO2的存在：石英砂、水晶、玛瑙的主要成分。 （2）物理性质：难溶于水，硬度大，熔点高。 （3）化学性质： ①酸性氧化物，与NaOH溶液反应的方程式为：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。 ②高温条件下与碱性氧化物反应，与氧化钙反应的方程式为：SiO2＋CaOCaSiO3。 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ④与氢氟酸反应(特殊)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。 （4）用途：光导纤维、光学仪器、电子器件等。 3.硅酸 （1）硅酸是难溶于水的弱酸。酸性比碳酸弱：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。 （2）硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2+H2O。 （3）用途：硅胶可用于催化剂载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。 4.硅酸盐 （1）硅酸盐是由硅、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：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。 b．与CO2水溶液反应：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。 考向1 碳及其化合物的性质 例1（2023·广东·三模）下边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在高温下被氧化成e C．d与血红蛋白结合的能力比强 D．将氨气和e通入饱和食盐水中可得到m 【答案】B 【解析】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，则可得到碳元素化合价为+4价的盐m：NaHCO3，D正确； 故选B。 【变式训练1】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】A．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，故A正确； B． CO2加氢转化为乙烯，C元素的化合价降低，CO2得电子，被还原，故B正确； C． CO2中C元素的化合价为+4价，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，故C错误； D．CO2与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确； 故答案选C。 【变式训练2】T-碳是碳的一种同素异形体，其晶体结构可以看成是金刚石晶体（如图甲）中每个碳原子被一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元（）所取代（如图乙）。已知T-碳的密度为金刚石的一半。下列说法错误的是 A．T-碳中碳与碳的最小夹角为60° B．T-碳属于共价晶体 C．金刚石晶胞的边长和T-碳晶胞的边长之比为2：1 D．T-碳晶胞的俯视图如图丙 【答案】C 【解析】A．根据可知T-碳中碳与碳的最小夹角为60°，A正确； B．T-碳中碳原子以共价键相连成空间网状结构，属于共价晶体，B正确； C．根据均摊原则，一个金刚石晶胞中含有碳原子数为，T-碳晶体结构可以看成是金刚石晶体中每个碳原子被一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元所取代，则一个T-碳晶胞中含有32个碳原子，设金刚石晶胞的边长为acm，金刚石的密度为g·cm-3，T-碳的晶胞边长为bcm，密度为g·cm-3，T-碳的密度为金刚石的一半，则，解得，金刚石晶胞的边长和T-碳晶胞的边长之比为1：2，C错误； D．T-碳晶胞的俯视图正确，突出了四面体结构，及四面体之间碳与碳的共价键，D正确； 故选C。 考向2 硅及其化合物的性质与应用 例2气凝胶材料疏松多孔，具有三维网状结构，可用于航天器、新能源汽车电池的隔热和阻燃。气凝胶的结构示意图如下。 下列说法不正确的是 A．晶体属于共价晶体 B．晶体具有较高的硬度和熔点 C．气凝胶材料的密度大于晶体的 D．两种物质中均有Si、O原子间的键 【答案】C 【解析】A．是原子间通过共价键形成的晶体，属于共价晶体，A正确； B．属于共价晶体，具有较高的硬度和熔点，B正确； C．气凝胶材料疏松多孔，密度小于晶体的，C错误； D．两种物质中Si、O原子间均存在Si—O键，均有键，D正确； 答案选C。 【变式训练1】高纯单晶硅是助力“中国芯”崛起，彰显中国“智”造的主要原料。某小组拟在实验室制造硅材料，其流程如下图。 已知：①，②在常温下与空气接触即可自燃。 下列说法中错误的是 A．点燃镁条引发反应的过程中涉及到的物质，其晶体类型有两种 B．氛围是可以阻止被二次氧化和自燃 C．操作2为用去离子水洗涤并烘干 D．镁粉生成和的混合物，转移电子 【答案】A 【分析】石英砂、镁粉在点燃条件下生成Si、MgO、Mg2Si，在CO2氛围中，过量盐酸与MgO反应生成MgCl2，与Mg2Si反应生成和MgCl2和SiH4，CO2可防止接触空气自燃，经过过滤操作，得到单质Si，经过洗涤、干燥得到纯净硅。 【解析】A．点燃镁条引发反应的过程中涉及到的物质，镁粉是金属晶体，石英砂、Si是共价晶体，MgO、Mg2Si是离子晶体，其晶体类型有3种，A错误； B．易空气氧化，接触空气易自燃，所以氛围是可以阻止被二次氧化和自燃，B正确； C．滤渣的主要成分为Si，经过洗涤、干燥可得到纯净Si，所以操作2为用去离子水洗涤并烘干，C正确； D．镁粉生成和的混合物，镁的化合价均为由0价升高为＋2价，转移电子，D正确； 故选A。 【变式训练2】多晶硅是由与反应得到，除杂时的副反应有。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有的质子数为： B．14g硅晶体中含Si－Si键的数目为 C．每生成，转移电子数为 D．标准状况下，的分子数为 【答案】C 【解析】A．一个分子中含有18个质子，那么含有的质子的物质的量为，则中含有的质子数为，A项错误； B．14g硅晶体的物质的量为0.5mol，而1mol硅晶体中含有含有2molSi－Si键，则0.5mol硅晶体中含Si－Si键1mol，故14g硅晶体中含Si－Si键的数目为，B项错误； C．根据方程式可知，每生成1mol，电子转移2mol，的物质的量为0.1mol，因此每生成，转移电子数为，C项正确； D．标准状况下，不是气体，无法计算其分子数，D项错误； 答案选C。 考点二 无机非金属材料 知识点1硅酸盐材料 1.硅酸盐材料 （1）陶瓷：陶瓷以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。 （2）玻璃： ①主要原料：纯碱、石灰石和石英砂。 ②生产过程：将原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。 ③普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。 ④用途：生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。 （3）水泥： ①主要原料：黏土和石灰石。 ②生产过程：将原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。 ③应用：混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。 知识点2新型无机非金属材料 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 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 考向1硅酸盐材料 例2（2025·广东深圳·二模）中华文明源远流长，下列古文物主要由硅酸盐材料制成的是 A．九霄环佩木古 B．河姆渡出土陶灶 C．云龙纹丝绸 D．曾侯乙青铜编钟 【答案】B 【解析】A．九霄环佩木古琴主要构成是木材，为植物纤维，A错误； B．陶灶属于陶器，由硅酸盐制成，B正确； C．丝绸为动物蛋白，C错误； D．曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D错误； 故选B。 【变式训练1】（2025·广东清远·二模）广东是中华文明的重要发源地之一，拥有丰富的文化遗产。下列广东文物的主要材质为无机非金属材料的是 A．佛山石湾陶龙 B．阳江漆器龙纹盒 C．潮州木雕 D．广绣 【答案】A 【解析】A．佛山石湾陶龙主要成分为硅酸盐，属于无机非金属材料，A项符合题意； B．阳江漆器龙纹盒的主要成分为纤维素，属于有机物，B项不符合题意； C．潮州木雕的主要成分为纤维素，属于有机物，C项不符合题意； D．广绣中使用的绣线的主要成分为纤维素，丝绸底料的主要成分为蛋白质，均属于有机物，D项不符合题意； 答案选A。 【变式训练2】（2025·广东惠州·一模）蛇在我国传统文化中象征着智慧与灵动。下列文物中，主要由合金材料制成的是 A．用青铜蛇 B．西周玉蛇 C．战国木雕蟠蛇漆卮 D．清光绪珊瑚蓝蛇 【答案】A 【解析】A．青铜是铜和锡的合金，属于合金材料，A符合题意； B．玉石的主要成分是铝硅酸盐，属于无机非金属材料，B不合题意； C．战国木雕蟠蛇漆卮的材料为木头，主要成分为纤维素，属于天然有机高分子材料，不是金属材料，C不合题意； D．珊瑚的主要成分是CaCO3，属于无机非金属材料，D不合题意； 故答案为：A。 考向2新型无机非金属材料 例2（24-25高三上·广东深圳·阶段练习）近年来，我国大力推动科技自立自强、建设高水平创新型基础设施。下列对所涉及物质的性质描述正确的是 A．被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金，其熔点大于纯铝 B．太阳电池翼采用碳纤维框架和玻璃纤维网，二者均为有机高分子材料 C．大型隧道建设使用的盾构机刀片需要钎涂金刚石材料—金刚石是高硬度的共价晶体 D．柔性太阳能板使用了国产新型高纯度二氧化硅，其性质稳定，是优良的光电材料 【答案】C 【解析】A．合金相比纯金属，硬度高、熔点低，被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金，由于添加了合金化元素，其熔点低于纯铝，A错误； B．碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度纤维，玻璃纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，二者均为无机非金属材料，B错误； C．金刚石具有空间网状结构，是高硬度的共价晶体，C正确； D．Si是良好的半导体材料，柔性太阳能板使用了国产新型高纯度单质Si，其性质稳定，是优良的光电材料，D错误； 故选C。 【变式训练1】（2025·广东湛江·一模）从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在。下列说法不正确的是 A．海水原位电解制氢技术的关键材料是多孔聚四氟乙烯，其单体属于卤代烃 B．食品外包装材料使用的聚乳酸可在自然界自然降解 C．“天问一号”使用的SiC-Al (新型铝基碳化硅)属于复合材料 D．我国华为公司自主研发的5G芯片巴龙5000与光导纤维是同种材料 【答案】D 【解析】A．聚四氟乙烯的单体为四氟乙烯，结构简式是CF2=CF2，CF2=CF2属于卤代烃，A正确； B．聚乳酸在自然环境下可以自然降解变为乳酸，B正确； C．复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，SiC-Al属于复合材料，C正确； D．芯片的主要成分是晶体硅，光导纤维主要成分是二氧化硅，二者所用材料不同，D错误；故合理选项是D。 【变式训练2】（2025·广东深圳·三模）2024年大国重器频频问世，彰显我国科技实力。下列说法正确的是 A．可回收火箭“朱雀三号”燃料燃烧过程涉及化学能转化为热能 B．中国移动“九州”算力光网所用光纤的主要材质为单晶硅 C．“海葵一号”通过分馏进行油气分离仅涉及化学变化 D．核能供汽“和气一号”反应堆轴棒中的与互为同素异形体 【答案】A 【解析】A．燃料燃烧是化学反应(如火箭燃料中的氧化反应)，此过程释放热量，将化学能转化为热能，A正确； B．光纤的主要材质是二氧化硅，而非单晶硅。单晶硅主要用于半导体器件(如芯片)，B错误； C．分馏是利用混合物中各组分沸点不同进行分离的物理过程(如原油分离)，没有新物质生成，属于物理变化，C错误； D．同素异形体指同种元素组成的不同单质(如金刚石和石墨)。与是铀元素的同位素(质子数相同，中子数不同)，而非同素异形体，D错误； 故选A。 1．（2025·河北卷）河北省古建筑数量大，历史跨度长，种类齐全，在我国建筑史上占有非常重要的地位。下列古建筑组件主要成分属于有机物的是 A．基石 B．斗拱 C．青瓦 D．琉璃 【答案】B 【解析】A．古建筑中的基石一般使用石质材料，常用的石材有花岗岩、青石等，花岗岩的主要成分是硅酸盐，青石的主要成分是CaCO3，均属于无机物，A错误； B．斗拱是由木材制成的，木材的主要成分是纤维素，属于有机物，B正确； C．青瓦是由黏土烧制而成的传统建筑材料，黏土的主要成分为含水的铝硅酸盐，属于无机物，C错误； D．琉璃的主要成分是二氧化硅，属于无机物，D错误； 故选B。 2．（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 【分析】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。 【解析】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。 3．（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。 4．（2024·江西卷）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 【答案】C 【解析】A．青花瓷上的蓝色花纹是由于使用了含有氧化钴的“青料”绘制而成，与单质钴无直接关系，A错误； B．釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质，通常由无机物质组成，如硅酸盐、氧化物等，B错误； C．青花瓷是一种釉面瓷，其材质属于无机非金属材料，主要成分为铝硅酸盐，C正确； D．青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，Fe2O3呈红色，D错误； 故选C。 5．（2024·河北卷）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是 A．青铜铺首主要成分是铜锡合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐 C．石质浮雕主要成分是碳酸钙 D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙 【答案】D 【解析】A．青铜铺首是青铜器，青铜的主要成分是铜锡合金，A正确； B．透雕白玉璧是玉石，玉石的主要成分是硅酸盐，B正确； C．石质浮雕是汉白玉，汉白玉的主要成分是碳酸钙，C正确； D．青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，D错误； 故选D。 6．（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。 学科网（北京）股份有限公司14 / 19 学科网（北京）股份有限公司 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、硅及其重要化合物 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、硅及其化合物 知识点1碳及其化合物 知识点2硅及其重要化合物 考向1碳及其化合物的性质 考向2硅及其化合物的性质及应用 考点二 无机非金属材料 知识点1硅酸盐材料 知识点2新型无机非金属材料 考向1硅酸盐材料 考向2新型无机非金属材料 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 无机非金属材料 选择题 非选择题 广东卷T5（D项），2分 广东卷T1，2分 广东卷T3（A项），2分 碳、硅及其化合物的性质 选择题 非选择题 广东卷T3，2分 广东卷T7（D项），2分 考情分析： 近三年的广东高考试题以碳、氮及其化合物的性质单独命题的不多，通常为选择题，主要考查 Si、SiO2、硅酸盐、碳的同素异形体等的结构与用途，试题难度较易。 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、硅及其重要化合物 知识点1 碳及其化合物 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 。 ①金刚石：正四面体空间网状结构，属于 晶体，具有熔点 、硬度 、不导电的特性。 ②石墨：层状结构，每层为正六边形的 结构，属于 晶体，具有熔点高、硬度小、能导电、具有润滑性的特性。 ③足球烯(C60)：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成，属于 晶体，具有熔沸点 、硬度 、不导电的特性。 （2）主要化学性质——还原性 可燃性 O2不足：2C＋O2(不足)2CO O2充足：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) ； 浓HNO3：C＋2H2SO4(浓) 。 2.CO、CO2的性质对比 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 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：2CO+O22CO2 还原氧化铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 无(灭火) 氧化性 ①与炽热炭反应：CO2+C2CO ②Mg在CO2中燃烧：CO2+2Mg2MgO+C 与水反应 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 无 Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O 相互转化 CO2CO 用途 燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 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 COHCO 知识点2 硅及其重要化合物 1.硅单质 （1）硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐等化合态的形式存在于地壳中。 （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，熔沸点高、硬度大，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 ①与氟气反应：Si＋2F2=SiF4； ②与氢氟酸反应：Si＋4HF= ； ③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O= 。 （4）用途：良好的半导体材料、太阳能电池、计算机芯片等。 （5）硅的工业制法及提纯 涉及的化学方程式： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑； ②Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 2.二氧化硅 （1）SiO2的存在：石英砂、水晶、玛瑙的主要成分。 （2）物理性质：难溶于水，硬度大，熔点高。 （3）化学性质： ①酸性氧化物，与NaOH溶液反应的方程式为： 。 ②高温条件下与碱性氧化物反应，与氧化钙反应的方程式为：SiO2＋CaOCaSiO3。 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ④与氢氟酸反应(特殊)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。 （4）用途：光导纤维、光学仪器、电子器件等。 3.硅酸 （1）硅酸是难溶于水的弱酸。酸性比碳酸弱：Na2SiO3＋CO2＋H2O= 。 （2）硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3SiO2+H2O。 （3）用途：硅胶可用于催化剂载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。 4.硅酸盐 （1）硅酸盐是由硅、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 。有黏性，水溶液显 性。 ②与酸性比硅酸强的酸反应： a．与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl= 。 b．与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2= 。 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。 考向1 碳及其化合物的性质 例1（2023·广东·三模）下边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在高温下被氧化成e C．d与血红蛋白结合的能力比强 D．将氨气和e通入饱和食盐水中可得到m 【答案】B 【解析】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，则可得到碳元素化合价为+4价的盐m：NaHCO3，D正确； 故选B。 【变式训练1】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】A．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，故A正确； B． CO2加氢转化为乙烯，C元素的化合价降低，CO2得电子，被还原，故B正确； C． CO2中C元素的化合价为+4价，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，故C错误； D．CO2与环氧丙烷发生加聚反应，可合成可降解塑料，故D正确； 故答案选C。 【变式训练2】T-碳是碳的一种同素异形体，其晶体结构可以看成是金刚石晶体（如图甲）中每个碳原子被一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元（）所取代（如图乙）。已知T-碳的密度为金刚石的一半。下列说法错误的是 A．T-碳中碳与碳的最小夹角为60° B．T-碳属于共价晶体 C．金刚石晶胞的边长和T-碳晶胞的边长之比为2：1 D．T-碳晶胞的俯视图如图丙 【答案】C 【解析】A．根据可知T-碳中碳与碳的最小夹角为60°，A正确； B．T-碳中碳原子以共价键相连成空间网状结构，属于共价晶体，B正确； C．根据均摊原则，一个金刚石晶胞中含有碳原子数为，T-碳晶体结构可以看成是金刚石晶体中每个碳原子被一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元所取代，则一个T-碳晶胞中含有32个碳原子，设金刚石晶胞的边长为acm，金刚石的密度为g·cm-3，T-碳的晶胞边长为bcm，密度为g·cm-3，T-碳的密度为金刚石的一半，则，解得，金刚石晶胞的边长和T-碳晶胞的边长之比为1：2，C错误； D．T-碳晶胞的俯视图正确，突出了四面体结构，及四面体之间碳与碳的共价键，D正确； 故选C。 考向2 硅及其化合物的性质与应用 例2气凝胶材料疏松多孔，具有三维网状结构，可用于航天器、新能源汽车电池的隔热和阻燃。气凝胶的结构示意图如下。 下列说法不正确的是 A．晶体属于共价晶体 B．晶体具有较高的硬度和熔点 C．气凝胶材料的密度大于晶体的 D．两种物质中均有Si、O原子间的键 【答案】C 【解析】A．是原子间通过共价键形成的晶体，属于共价晶体，A正确； B．属于共价晶体，具有较高的硬度和熔点，B正确； C．气凝胶材料疏松多孔，密度小于晶体的，C错误； D．两种物质中Si、O原子间均存在Si—O键，均有键，D正确； 答案选C。 【变式训练1】高纯单晶硅是助力“中国芯”崛起，彰显中国“智”造的主要原料。某小组拟在实验室制造硅材料，其流程如下图。 已知：①，②在常温下与空气接触即可自燃。 下列说法中错误的是 A．点燃镁条引发反应的过程中涉及到的物质，其晶体类型有两种 B．氛围是可以阻止被二次氧化和自燃 C．操作2为用去离子水洗涤并烘干 D．镁粉生成和的混合物，转移电子 【答案】A 【分析】石英砂、镁粉在点燃条件下生成Si、MgO、Mg2Si，在CO2氛围中，过量盐酸与MgO反应生成MgCl2，与Mg2Si反应生成和MgCl2和SiH4，CO2可防止接触空气自燃，经过过滤操作，得到单质Si，经过洗涤、干燥得到纯净硅。 【解析】A．点燃镁条引发反应的过程中涉及到的物质，镁粉是金属晶体，石英砂、Si是共价晶体，MgO、Mg2Si是离子晶体，其晶体类型有3种，A错误； B．易空气氧化，接触空气易自燃，所以氛围是可以阻止被二次氧化和自燃，B正确； C．滤渣的主要成分为Si，经过洗涤、干燥可得到纯净Si，所以操作2为用去离子水洗涤并烘干，C正确； D．镁粉生成和的混合物，镁的化合价均为由0价升高为＋2价，转移电子，D正确； 故选A。 【变式训练2】多晶硅是由与反应得到，除杂时的副反应有。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有的质子数为： B．14g硅晶体中含Si－Si键的数目为 C．每生成，转移电子数为 D．标准状况下，的分子数为 【答案】C 【解析】A．一个分子中含有18个质子，那么含有的质子的物质的量为，则中含有的质子数为，A项错误； B．14g硅晶体的物质的量为0.5mol，而1mol硅晶体中含有含有2molSi－Si键，则0.5mol硅晶体中含Si－Si键1mol，故14g硅晶体中含Si－Si键的数目为，B项错误； C．根据方程式可知，每生成1mol，电子转移2mol，的物质的量为0.1mol，因此每生成，转移电子数为，C项正确； D．标准状况下，不是气体，无法计算其分子数，D项错误； 答案选C。 考点二 无机非金属材料 知识点1硅酸盐材料 1.硅酸盐材料 （1）陶瓷：陶瓷以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。 （2）玻璃： ①主要原料：纯碱、石灰石和石英砂。 ②生产过程：将原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。 ③普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。 ④用途：生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。 （3）水泥： ①主要原料：黏土和石灰石。 ②生产过程：将原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。 ③应用：混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。 知识点2新型无机非金属材料 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 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 考向1硅酸盐材料 例2（2025·广东深圳·二模）中华文明源远流长，下列古文物主要由硅酸盐材料制成的是 A．九霄环佩木古 B．河姆渡出土陶灶 C．云龙纹丝绸 D．曾侯乙青铜编钟 【变式训练1】（2025·广东清远·二模）广东是中华文明的重要发源地之一，拥有丰富的文化遗产。下列广东文物的主要材质为无机非金属材料的是 A．佛山石湾陶龙 B．阳江漆器龙纹盒 C．潮州木雕 D．广绣 【变式训练2】（2025·广东惠州·一模）蛇在我国传统文化中象征着智慧与灵动。下列文物中，主要由合金材料制成的是 A．用青铜蛇 B．西周玉蛇 C．战国木雕蟠蛇漆卮 D．清光绪珊瑚蓝蛇 考向2新型无机非金属材料 例2（24-25高三上·广东深圳·阶段练习）近年来，我国大力推动科技自立自强、建设高水平创新型基础设施。下列对所涉及物质的性质描述正确的是 A．被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金，其熔点大于纯铝 B．太阳电池翼采用碳纤维框架和玻璃纤维网，二者均为有机高分子材料 C．大型隧道建设使用的盾构机刀片需要钎涂金刚石材料—金刚石是高硬度的共价晶体 D．柔性太阳能板使用了国产新型高纯度二氧化硅，其性质稳定，是优良的光电材料 【变式训练1】（2025·广东湛江·一模）从科技前沿到人类的日常生活，化学无处不在。下列说法不正确的是 A．海水原位电解制氢技术的关键材料是多孔聚四氟乙烯，其单体属于卤代烃 B．食品外包装材料使用的聚乳酸可在自然界自然降解 C．“天问一号”使用的SiC-Al (新型铝基碳化硅)属于复合材料 D．我国华为公司自主研发的5G芯片巴龙5000与光导纤维是同种材料 【变式训练2】（2025·广东深圳·三模）2024年大国重器频频问世，彰显我国科技实力。下列说法正确的是 A．可回收火箭“朱雀三号”燃料燃烧过程涉及化学能转化为热能 B．中国移动“九州”算力光网所用光纤的主要材质为单晶硅 C．“海葵一号”通过分馏进行油气分离仅涉及化学变化 D．核能供汽“和气一号”反应堆轴棒中的与互为同素异形体 1．（2025·河北卷）河北省古建筑数量大，历史跨度长，种类齐全，在我国建筑史上占有非常重要的地位。下列古建筑组件主要成分属于有机物的是 A．基石 B．斗拱 C．青瓦 D．琉璃 2．（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： 3．（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) 4．（2024·江西卷）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 5．（2024·河北卷）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是 A．青铜铺首主要成分是铜锡合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐 C．石质浮雕主要成分是碳酸钙 D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙 6．（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 学科网（北京）股份有限公司14 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$