第04讲 碳、硅及无机非金属材料（复习讲义）（黑吉辽蒙专用）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 碳的性质 知识点2 碳的化合物 考向1 及其氧化物的性质 考向2 查二氧化碳的应用 考点二 硅及其化合物 知识点1 硅和二氧化硅的性质 知识点2 硅酸和硅酸盐 考向1 硅及其化合物的性质 考向2 高纯硅的制备 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 传统无机非金属材料 考向2 新型无机非金属材料 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 碳及其化合物 选择题 非选择题 辽宁卷T1，3分 硅及其化合物 选择题 非选择题 辽宁卷T3，3分 辽宁卷T1，3分 非金属材料 选择题 非选择题 辽宁卷T1，3分 辽宁卷T1，3分 考情分析： 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。预计2026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，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。 复习目标： 1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。 3.了解常见的无机非金属材料。 4.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法。 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳的性质 1.碳族元素 碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素。 2.碳的单质 （1）碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为 。 （2）几种单质的结构特点 金刚石： 空间网状结构；石墨：平面 层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。 3.碳的还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 2C＋SiO2Si＋2CO↑ C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 知识点2 碳的化合物 1.一氧化碳与二氧化碳的比较 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 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 无 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 用途 燃料；冶炼金属 灭火；制汽水；植物肥料；化工原料等 2.二氧化碳的性质及其应用 （1）CO2与盐溶液的常见反应 碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如： ①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 ②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3 或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO ④CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2过量时) CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量时) 【易错警示】 ①CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。 ②CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3>HClO>HCO3-。 （2）二氧化碳反应先后关系 当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。 如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。 3.二氧化碳与碱反应产物的定量判断 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。 以CO2与NaOH溶液反应为例： CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH===NaHCO3 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下： 考向1 考查碳及其氧化物的性质 例1 （2025·黑龙江大庆铁人中学·一模）下列有关碳及其化合物的说法正确的是(　　) A.CO2不是导致温室效应的主要气体 B.CO和CO2组成元素相同，所以他们的化学性质相同 C.金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D.在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 【变式训练1】（24-25高三上·吉林·期中）在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是(　　) A.金刚石和石墨的熔点肯定比C60高 B.熔点：C60<C70<C90 C.球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应 D.金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体 【变式训练2】（24-25·吉林省吉林市第二中学·期末）下列叙述正确的是(　　) A.CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 B.因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D.SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物 考向2 考查二氧化碳的应用 例2 （2025·辽宁师范大学附属中学·二模）下列有关CO2的说法错误的是(　　) A.CO2是V形的极性分子 B.CO2可催化还原为甲酸 C.CO2晶体可用于人工增雨 D.CO2是侯氏制碱法的原料之一 【变式训练1】（24-25·辽宁省阜新市实验中学·期末）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2·变考法】（2025·内蒙古鄂尔多斯市第一中学·一模）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：2HCO＋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的值) 考点二 硅及其化合物 知识点1 硅和二氧化硅的性质 1.单质硅 （1）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 材料。 （2）高纯硅的制备： 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 【特别提醒】 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↑ （4）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： 2.二氧化硅 （1）二氧化硅的物理性质 ①SiO2不溶于水，熔点高，硬度大 （2）二氧化硅的化学性质 具有 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：SiO2＋CaOCaSiO3 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为： 。 ④与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 （3）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 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2 硅酸和硅酸盐 1.硅酸 （1）硅酸的性质 ①弱酸性：不溶于水的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸 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 （2）硅酸的用途 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 。 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。 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 3.硅酸钠 （1）性质 硅酸钠是白色、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 。 与盐酸反应：SiO＋2H＋===H2SiO3↓。 与CO2水溶液反应：SiO＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋CO。 （2）用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 考向1 硅及其化合物的性质 例1 （2025·辽宁省葫芦岛市第一高级中学·一模）下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是(　　) ①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，因此硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、难溶于水等特点 ②现代建筑物大量使用的沙子和水泥都是硅酸盐材料 ③水晶项链和石英玻璃都是硅酸盐材料 ④陶瓷是具有悠久历史的硅酸盐材料 ⑤硅单质是灰黑色有金属光泽的固体 ⑥硅单质是良好的导体材料 A.①④⑤ B.②③⑥ C.①②⑤ D.③④⑥ 【变式训练1】（24-25·内蒙古通辽一中·期末）下列关于硅及其化合物的描述中正确的是(　　) A.SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维 B.在给定条件下，下列物质间转化可实现：CaCO3CaOCaSiO3 C.硅太阳能电池工作时，光能转化成电能，该过程与氧化还原反应有关 D.在给定条件下，下列物质间转化可实现：SiO2SiCl4Si 【变式训练2】（24-25·辽宁省鞍山市第九中学·期中）从物质类别、元素化合价、物质所含元素在元素周期表中的位置的角度可以认识有关物质的化学性质。下列说法正确的是(　　) A.自然界中存在游离态的硅 B.SiO2中硅元素的化合价为＋4价，具有氧化性，能发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑ C.SiO2属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，也能与氢氟酸反应 D.H2SiO3属于弱酸，可由反应SiO2＋H2O===H2SiO3↓制得 考向2 高纯硅的制备 例2 （2025·吉林省梅河口市第五中学·期中）科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是(　　) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．①和②互为可逆反应 C．该流程中需要隔绝空气 D．粗硅制备不能通过SiO2SiCl4Si实现 【变式训练1】（2025·吉林省榆树市实验中学·期末）高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A.步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B.步骤①中每生成1 mol Si，转移4mol电子 C.步骤③中的反应为氧化还原反应 D.高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 【变式训练2】（2025·黑龙江双鸭山市·二模）实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 (　　) A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水 B.实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 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 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 （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。 （3）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 考向1 传统无机非金属材料 例1（2025·吉林省松原市实验高级中学·二模）下列有关玻璃的说法不正确的是(　　) A.制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土 B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点 C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起 【变式训练1】（24-25·吉林省四平市实验中学·期中）定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是(　　) A.传统陶瓷是典型的绝缘材料 B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO C.陶瓷烧制的过程为物理变化 D.白瓷的白色是因铁含量较高 【变式训练2】（24-25·辽宁省铁岭市高级中学·期末）“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，描绘了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、石灰石和石英砂 C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D.陶瓷的烧制过程为物理变化 考向2 新型无机非金属材料 例2（2025·内蒙古海拉尔市第一中学·一模）碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是(　　) A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B.碳纳米管拥有极高的熔点 C.纳米管是一种新型有机纳米材料 D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 【变式训练1】（24-25·辽宁省辽河油田第一高级中学·期中）新材料的新秀——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.二者和石墨都是碳的同素异形体 D.氧化石墨烯具有一定的亲水性 【变式训练2】（24-25·辽宁省大连市第八中学·期末）近年来，我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是(　　) A.富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B.Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C.“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D.二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 1.（2025·辽宁卷）东北三省及内蒙古资源丰富，下列资源转化的主要过程不属于化学变化的是 A. 石灰石煅烧 B. 磁铁矿炼铁 C. 煤的液化 D. 石油分馏 2.（2024·辽宁卷）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. 金代六曲葵花婆金银盏 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 3.（2023·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是（ ） A. 合成氨：N2+3H22NH3 B. 制HCl：H2+Cl22HCl C. 制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D. 冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑ 4.（2022·辽宁卷）北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是 A. 冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料 B. 火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料 C. 冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料 D. 短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料 5.（2021·辽宁卷）下列说法错误的是 A．纯铁比生铁易生锈 B．臭氧可用于自来水消毒 C．酚醛树脂可用作绝缘、隔热材料 D．高纯硅可用于制芯片 / 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 碳的性质 知识点2 碳的化合物 考向1 及其氧化物的性质 考向2 查二氧化碳的应用 考点二 硅及其化合物 知识点1 硅和二氧化硅的性质 知识点2 硅酸和硅酸盐 考向1 硅及其化合物的性质 考向2 高纯硅的制备 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 传统无机非金属材料 考向2 新型无机非金属材料 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 碳及其化合物 选择题 非选择题 辽宁卷T1，3分 硅及其化合物 选择题 非选择题 辽宁卷T3，3分 辽宁卷T1，3分 非金属材料 选择题 非选择题 辽宁卷T1，3分 辽宁卷T1，3分 考情分析： 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。预计2026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，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。 复习目标： 1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。 3.了解常见的无机非金属材料。 4.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法。 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳的性质 1.碳族元素 碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素。 2.碳的单质 （1）碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。 （2）几种单质的结构特点 金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。 3.碳的还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 2C＋SiO2Si＋2CO↑ C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 知识点2 碳的化合物 1.一氧化碳与二氧化碳的比较 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 无 CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 无 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 用途 燃料；冶炼金属 灭火；制汽水；植物肥料；化工原料等 2.二氧化碳的性质及其应用 （1）CO2与盐溶液的常见反应 碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如： ①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 ②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3 或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 当CO2过量时，发生反应如下： 2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO ④CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2过量时) CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量时) 【易错警示】 ①CO2通入CaCl2或BaCl2溶液不会产生白色沉淀，因为碳酸的酸性弱于盐酸。 ②CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3>HClO>HCO3-。 （2）二氧化碳反应先后关系 当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。 如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。 3.二氧化碳与碱反应产物的定量判断 CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。 以CO2与NaOH溶液反应为例： CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2＋NaOH===NaHCO3 当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下： 考向1 考查碳及其氧化物的性质 例1 （2025·黑龙江大庆铁人中学·一模）下列有关碳及其化合物的说法正确的是(　　) A.CO2不是导致温室效应的主要气体 B.CO和CO2组成元素相同，所以他们的化学性质相同 C.金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物 D.在高温条件下，碳能使CO2转变成CO 【答案】D 【解析】CO2是导致温室效应的主要气体，A错误；CO和CO2组成元素相同，但它们分子组成不同，化学性质不相同，B错误；单质是指只含有一种元素的纯净物，故金刚石、石墨是碳的单质，C60也是碳的单质，C错误；在高温条件下，碳能使CO2转变成CO，CO2＋C2CO，D正确。 【变式训练1】（24-25高三上·吉林·期中）在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是(　　) A.金刚石和石墨的熔点肯定比C60高 B.熔点：C60<C70<C90 C.球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应 D.金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体 【答案】C 【解析】金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，因此金刚石和石墨的熔点肯定比C60高，故A正确；分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，因此熔点：C60<C70<C90，故B正确。 【变式训练2】（24-25·吉林省吉林市第二中学·期末）下列叙述正确的是(　　) A.CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 B.因为CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C.CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D.SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以SiO2属于两性氧化物 【答案】C 【解析】CO2的熔、沸点低，可溶于水，SiO2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者都是酸性氧化物，和其物理性质没有因果关系，A错；CaCO3和SiO2反应是因为生成的CO2为气体，脱离反应体系，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3弱，B错；SiO2和HF反应是SiO2的特殊性质，不能说明SiO2是两性氧化物，D错。 考向2 考查二氧化碳的应用 例2 （2025·辽宁师范大学附属中学·二模）下列有关CO2的说法错误的是(　　) A.CO2是V形的极性分子 B.CO2可催化还原为甲酸 C.CO2晶体可用于人工增雨 D.CO2是侯氏制碱法的原料之一 【答案】A 【解析】CO2中C采取sp杂化，空间结构为直线形，CO2是非极性分子，A项错误；CO2在电催化下与氢气反应可以降低碳的化合价，生成一系列化合物，如CH4、CH2==CH2、CH3OH、HCOOH等，B项正确；干冰气化时吸收大量热量，使水蒸气液化而增雨，C项正确；侯氏制碱法的化学反应原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D项正确。 【变式训练1】（24-25·辽宁省阜新市实验中学·期末）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】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；环节a为Na2CO3和Ca(OH)2反应生成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；NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；Na2CO3可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。 【变式训练2·变考法】（2025·内蒙古鄂尔多斯市第一中学·一模）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：2HCO＋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的值) 【答案】D 【解析】由题图知，CO2在弱碱性条件下转化成Na2CO3、NaHCO3，遇氯化钙发生反应：2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，钙化生成CaCO3沉淀同时释放CO2，再经光合作用，形成有机物参与海洋碳循环。此过程中能将太阳能转化为化学能，故A正确；温度高或酸性条件下，二氧化碳在水中溶解度小，所以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；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 硅和二氧化硅的性质 1.单质硅 （1）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。 （2）高纯硅的制备： 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 【特别提醒】 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↑ （4）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： 2.二氧化硅 （1）二氧化硅的物理性质 ①SiO2不溶于水，熔点高，硬度大 （2）二氧化硅的化学性质 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 ③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃的化学方程式为： Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。 ④与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 （3）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2 硅酸和硅酸盐 1.硅酸 （1）硅酸的性质 ①弱酸性：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：H2SiO3SiO2＋H2O ③与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O （2）硅酸的用途 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。 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。 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 3.硅酸钠 （1）性质 硅酸钠是白色、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。 与盐酸反应：SiO＋2H＋===H2SiO3↓。 与CO2水溶液反应：SiO＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋CO。 （2）用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 考向1 硅及其化合物的性质 例1 （2025·辽宁省葫芦岛市第一高级中学·一模）下列关于硅元素及其化合物的说法正确的是(　　) ①在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，因此硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、难溶于水等特点 ②现代建筑物大量使用的沙子和水泥都是硅酸盐材料 ③水晶项链和石英玻璃都是硅酸盐材料 ④陶瓷是具有悠久历史的硅酸盐材料 ⑤硅单质是灰黑色有金属光泽的固体 ⑥硅单质是良好的导体材料 A.①④⑤ B.②③⑥ C.①②⑤ D.③④⑥ 【答案】A 【解析】①在硅酸盐中，硅和氧构成了硅氧四面体结构，结构稳定牢固，因此硅酸盐材料大多具有硬度大、熔点高、难溶于水等特点，正确；②沙子的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，错误；③水晶和石英的主要成分为SiO2，不是硅酸盐，错误；④陶瓷是传统的硅酸盐材料之一，正确；⑤硅单质是灰黑色有金属光泽的固体，正确；⑥硅单质是良好的半导体材料，错误；符合题意的为①④⑤，故选A。 【变式训练1】（24-25·内蒙古通辽一中·期末）下列关于硅及其化合物的描述中正确的是(　　) A.SiO2硬度大，故可用于制造光导纤维 B.在给定条件下，下列物质间转化可实现：CaCO3CaOCaSiO3 C.硅太阳能电池工作时，光能转化成电能，该过程与氧化还原反应有关 D.在给定条件下，下列物质间转化可实现：SiO2SiCl4Si 【答案】B 【解析】SiO2可用于制造光导纤维的原因是其导光性能好，与硬度无对应关系，A错误；CaCO3高温分解生成CaO，CaO与SiO2在高温时反应生成CaSiO3，B正确；硅太阳能电池工作时，利用半导体的光电效应，将光能转化为电能，与氧化还原反应无关，C错误；SiO2不能与盐酸反应，D错误。 【变式训练2】（24-25·辽宁省鞍山市第九中学·期中）从物质类别、元素化合价、物质所含元素在元素周期表中的位置的角度可以认识有关物质的化学性质。下列说法正确的是(　　) A.自然界中存在游离态的硅 B.SiO2中硅元素的化合价为＋4价，具有氧化性，能发生反应SiO2＋2CSi＋2CO↑ C.SiO2属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，也能与氢氟酸反应 D.H2SiO3属于弱酸，可由反应SiO2＋H2O===H2SiO3↓制得 【答案】B 【解析】硅元素是亲氧元素，所以自然界中无游离态的硅，Si均以SiO2或硅酸盐的形式存在，A错误；在反应SiO2＋2CSi＋2CO↑中，硅由＋4价变为0价，则二氧化硅是氧化剂，B正确；SiO2能与氢氧化钠溶液和氢氟酸反应，SiO2不是两性氧化物，因为SiO2与氢氟酸反应生成的是SiF4与水，SiF4不是盐类，C错误；二氧化硅不能溶于水，不能直接制备硅酸，D错误。 考向2 高纯硅的制备 例2 （2025·吉林省梅河口市第五中学·期中）科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示： 容器①中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)SiHCl3(l)＋H2(g)；容器②中进行的反应为②SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl。下列说法不正确的是(　　) A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用 B．①和②互为可逆反应 C．该流程中需要隔绝空气 D．粗硅制备不能通过SiO2SiCl4Si实现 【答案】B 【解析】反应②中生成的HCl在反应①中循环利用，反应①中生成的H2在反应②中循环利用，A正确；反应①与反应②的反应温度不一致，不是可逆反应，B错误；高温条件下，Si、SiHCl3、H2都与O2反应，故需隔绝空气，C正确；SiO2不与HCl反应，不能通过上述途径制硅，D正确。 【变式训练1】（2025·吉林省榆树市实验中学·期末）高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备： SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯) 下列说法不正确的是(　　) A.步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B.步骤①中每生成1 mol Si，转移4mol电子 C.步骤③中的反应为氧化还原反应 D.高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 【答案】D 【解析】步骤①的化学方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A正确；依据方程式SiO2＋2CSi＋2CO↑可知，反应中硅从＋4价降为0价，每生成1 mol Si，转移4mol电子，故B正确；步骤③氢气与三氯化氢硅反应生成硅和氯化氢，氢、硅元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C正确；硅为良好的半导体材料，是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅具有良好的光学特性，是制造光导纤维的基本原料，故D错误。 【变式训练2】（2025·黑龙江双鸭山市·二模）实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 (　　) A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水 B.实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨 【答案】C 【解析】反应H2+SiHCl3Si+3HCl应在装置Ⅳ中进行，装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，因此需在水浴中加热，A错误；实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；硅单质不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2+，Fe2+被H2O2氧化成Fe3+，Fe3+与KSCN溶液反应，溶液变红色，可以鉴定是否含有铁单质，C正确；用稀NaOH溶液制备氨，需要加热，装置Ⅰ中没有加热装置，且NH4Cl固体不是块状固体，因此不能用该装置制备氨，D错误。 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 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 （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。 （3）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 考向1 传统无机非金属材料 例1（2025·吉林省松原市实验高级中学·二模）下列有关玻璃的说法不正确的是(　　) A.制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土 B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点 C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起 【答案】A 【解析】生产玻璃的原料是纯碱、石英和石灰石，A错误；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B正确；普通玻璃是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔化在一起的物质，C正确；玻璃中含有SiO2，它能够被碱溶液腐蚀SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，故盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，D正确。 【变式训练1】（24-25·吉林省四平市实验中学·期中）定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是(　　) A.传统陶瓷是典型的绝缘材料 B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO C.陶瓷烧制的过程为物理变化 D.白瓷的白色是因铁含量较高 【答案】A 【解析】陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，A正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C错误；由于Fe2＋、Fe3＋和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越高，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误。 【变式训练2】（24-25·辽宁省铁岭市高级中学·期末）“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，描绘了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、石灰石和石英砂 C.硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D.陶瓷的烧制过程为物理变化 【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、石灰石和石英砂是制普通玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误。 考向2 新型无机非金属材料 例2（2025·内蒙古海拉尔市第一中学·一模）碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是(　　) A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B.碳纳米管拥有极高的熔点 C.纳米管是一种新型有机纳米材料 D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 【答案】C 【解析】纳米管孔径较大，有很强的吸附作用，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性，故A正确；碳纳米管上每个碳原子采取sp2杂化，相互之间以碳－碳σ键结合起来，所以熔点高，故B正确；碳纳米管只由碳原子构成，属于单质，不是有机化合物，故C错误；碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，故D正确。 【变式训练1】（24-25·辽宁省辽河油田第一高级中学·期中）新材料的新秀——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.二者和石墨都是碳的同素异形体 D.氧化石墨烯具有一定的亲水性 【答案】D 【解析】石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有的羟基和羧基为亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确。 【变式训练2】（24-25·辽宁省大连市第八中学·期末）近年来，我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是(　　) A.富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B.Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C.“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D.二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 【答案】A 【解析】富勒烯、石墨烯和碳纳米管都是由碳元素组成的单质，均属于新型无机非金属材料，A项正确；碳化硅俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料，B项错误；高温结构陶瓷的主要成分是氮化硅等，属于新型无机非金属材料，C项错误；二氧化硅不导电，可用于制造光缆是由于其能够传导光信号，D项错误。 1.（2025·辽宁卷）东北三省及内蒙古资源丰富，下列资源转化的主要过程不属于化学变化的是 A. 石灰石煅烧 B. 磁铁矿炼铁 C. 煤的液化 D. 石油分馏 【答案】D 【解析】石灰石煅烧是碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，有新物质生成，属于化学变化，A不符合题意； 磁铁矿炼铁是四氧化三铁被还原为铁单质，有新物质生成，属于化学变化，B不符合题意；煤的液化是通过化学反应将煤转化为液态燃料，生成新物质，属于化学变化，C不符合题意；石油分馏是利用沸点差异分离混合物，未生成新物质，属于物理变化，D符合题意；故选D。 2.（2024·辽宁卷）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. 金代六曲葵花婆金银盏 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】金代六曲葵花鎏金银盏是合金，属于无机金属材料；北燕鸭形玻璃注是玻璃制品，属于硅酸盐材料；汉代白玉耳环是玉，属于含有微量元素的钙镁硅酸盐材料；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。 3.（2023·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是（ ） A. 合成氨：N2+3H22NH3 B. 制HCl：H2+Cl22HCl C. 制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D. 冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑ 【答案】D 【解析】工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为 N2+3H22NH3，A正确；工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl22HCl，B正确；工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO，C正确；冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D错误；故选D。 4.（2022·辽宁卷）北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是 A. 冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料 B. 火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料 C. 冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料 D. 短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料 【答案】B 【解析】花岗岩的主要成分是石英、云母、长石等矿物，属于无机非金属材料，A正确；碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，属于无机非金属材料，B错误；金属奖牌属于合金材料，C正确；聚乙烯属于有机高分子材料，D正确；故选B。 5.（2021·辽宁卷）下列说法错误的是 A．纯铁比生铁易生锈 B．臭氧可用于自来水消毒 C．酚醛树脂可用作绝缘、隔热材料 D．高纯硅可用于制芯片 【答案】A 【解析】由于生铁发生电化学腐蚀，而纯铁只能发生化学腐蚀，故生铁比纯铁易生锈，A错误；臭氧具有强氧化性，能使蛋白质发生变性，可用于自来水消毒，B正确；酚醛树脂具有空间立体网状结构，具有热固体，绝缘性，故可用作绝缘、隔热材料，C正确；高纯硅是良好的半导体材料，可用于制芯片，D正确；故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$