第四章 第4节 碳、硅及其化合物无机非金属材料-【5星学霸·高考白题】2026年高考化学一轮复习

学霸高春白题化学 第4节 碳、硅及其化 ☑应用提优考点全面，能力提升1限时：20min 1.(2024·江苏南通二模)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 2.2024年中国航天事业完成人类历史首次月 背采样返回的壮举。下列关于航天飞船上所 用材料说法正确的是 () A.航天飞船上太阳能电池板的材料主要成分 为Si0 B.航天飞船制作发动机喷管套简的碳纤维属 于有机高分子材料 C.发射航天飞船的新一代运载火箭成功应用 液氧煤油发动机，煤油是烃的混合物 D.航天飞船上用于燃气管路隔热层的纳米二 氧化硅是胶体 3.(2024·湖南长沙期中)平板电视显示屏生产过程 中会产生大量的废玻璃粉末，粉末中含有SiO2、 Fe,03等杂质。下列说法正确的是 A.可用玻璃棒代替铁丝蘸取NaOH溶液进行 焰色试验 B.Na,SiO3溶液能使无色酚酞溶液变红 C.SiO,既能与氢氟酸反应又能与NaOH溶液 反应，则Si02为两性氧化物 D.将SiO2、Fe,0,与足量炭粉混合后，在高温 条件下，可实现Si02与Fe,0,的分离 合物无机非金属材料 4.由于石墨烯独特的结构（如图所示），在石墨 烯薄膜上施加较低的电压(1~10V)即可产 生较高的热量，平昌冬奥会“北京8分钟”主 创团队用石墨烯制作了在20℃下能发热4h 的智能服饰，向世界展现了新时代的中国形 象，下列说法中错误的是 ( A.石墨烯是能导热的金属 材料 B.石墨烯属于单质 C.石墨烯能导电 D.在石墨烯薄膜上施加电压，使电能转化为 热能 5.(2024·辽宁模拟预测)随着科技的发展，对 硅的纯度要求日益提高。某实验室利用区域 熔炼技术制高纯硅的装置剖面图如图1，将含 微量杂质硼的硅晶棒装入石英保温管中，利 用加热环自左向右缓慢移动对其进行加热熔 炼，已知杂质硼在不同状态的硅中含量分布 如图2所示。 加热环移动方向一 再凝区 棕融 硅品棒 (含翻 石英保温管 加热环 图1 温度↑ 熔融态 凝周态 杂质用的含量 图2 下列说法中错误的是 A.混有杂质硼的硅晶棒熔点低于纯硅 B.熔炼前，石英保温管中应排净空气后充入 氩气 C.熔炼时，加热环移动速度过快可能导致杂 质硼分离不彻底 D.熔炼后，硅晶棒纯度右端高于左端 6.(2025·河南开封三模)单质Z是一种常见的 半导体材料，可由X通过特定路线制备，已知 X为Z的氧化物，Y是一种氢化物且分子结 构与甲烷相似。下列说法错误的是( ☒W☑ㄖ会回 A.X可用来生产光导纤维 B.Z能与盐酸发生化学反应 C.反应①的转化应在保护气中进行 D.流程中涉及2个氧化还原反应 7.(2024·广东深圳期末)“中国芯”的主要原料 是单品硅，制取纯硅的过程如图所示。下列 说法正确的是 粗硅 2TICI 0①点炎 553-573K HCT 3273K X 380 K 纯租 A.步骤①中的反应为si0,+C商温si+C0,1 B.二氧化硅是酸性氧化物，能与水反应生成 硅酸 C.步骤②和③均属于置换反应 D.28g纯硅中含有4 mol Si--Si键 8.(2025·黑龙江大庆月考)Ag催化刻蚀Si晶 片的反应原理示意图如图，刻蚀溶液由一定 浓度的HF和H,O,混合而成，刻蚀时间为2~ 16mim,由Ag薄膜覆盖的硅晶片部分逐渐被 刻蚀掉，剩余部分就形成了硅纳米线。下列 说法不正确的是 ( H02+HH.0 H,SiF+H H -4 i码片 第四章非金属及其化合物学霸高春 A.该刻蚀过程是由Si、Ag、HF和H,O,构成 的微小原电池组成 B.Si极发生的反应为Si-4e+2H,0 SiO,+4H',SiO,+6HF =H2SiF+2H2O C.该刻蚀的总反应可表示为Si+6HF+2H,O2 =H2SiF+4H20 D.刻蚀过程中使用的HF可以换成盐酸 9.(2025·广东揭阳期中)石墨在材料领域有重 要应用，某初级石墨中含Si02(7.8%)、 Al203(5.1%)、Fe203(3.1%)和Mg0(0.5%) 等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下： -活性炭纯化石图…石墨电极 初级G 1500℃ 气体I 80℃ 冷就 气和小H溶波会不被将的混合溶洞 「泣童NaOH溶液r乙改乙酯 乡沉宏液 固体 法迅淀可 (注：SiCl,的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸 点均高于150℃) (1)向反应器中通人C1,前，需通一段时 间N2,主要目的是 (2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为 相应的氯化物，气体I中的碳氧化物主要 为 ,初级石墨中Mg0在1500℃反 应方程式为 (3)步骤①为：搅拌、 ,所得溶液V中 的阴离子有OH、 (4)由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反 应方程式为 (5)要确定某固体硅是晶体硅还是无定形 硅（非晶体），最科学最可靠的方法是进行 实验。 047成NO,,气体呈红棕色，B正确：通空气的主要作用是鼓出氨气并提 供氧气，空气不能用N2代替，C错误：装置④中发生反应3N02+H0 —2HNO,+N0,溶液显酸性，可使紫色石蕊溶液变红，D正确 3.C解析：氮气溶于水生成一→水合氨，一水合氨为弱赋，进脸陆变红， 因此该喷泉颜色为红色，A正确：该装置形成喷泉后，装置中产生的 多余氨气可通过三通阀利用倒扣的漏斗所处烧杯中的水吸收，减少 污染，B正确：浓氨水与CO反应有NH,生成，产氨过程气体分子数 增加，为，增，C不正确：若烧瓶内先集满HC气体，则产生氨气后相 遇能生成氯化铵，枚可见“喷烟”现象，D正确 4.B解析： H H, 0 03 Z N. 4l+s0产4N0+61l,0 合成氨是可逆反应，IdN2与足量H2反应，不可能完全转化为 2malN,A错误：反应①是4NH,+50,4N0+6,0,N元 素化合价由-3升高为+2，每生成1mlN0,转移电子的数目为5N、, B正确：标准状况下N02是液体.且存在一定量N,0,22.4LZ中含 有原子的物质的量不是3m@l,C错误：NO,溶于水时生成HNO 和N0:3N02+H20一2H'+2N0;+N0,1odN02生成硝酸根的物 质的量为子mD错误 5.D解析：铁和浓硝酸加热生成二氧化氯气体，二氧化氨气体进人乙 中溶于水，和水反应生成硝酸和一氧化氨，挥发的硝酸也进人乙中 硝酸和铜反应生成一氧化氮气休，一氧化氨与丙中硫酸亚铁反应生 成棕色[F(NO)]SO,溶液，尾气有毒，需要吸收处理。硝酸具有强 氧化性，铁和浓硝酸加热会生成铁离子，加人KSCN溶液变红色.故 使用KSCN溶液和氯水不能检验装置甲反应产物中是否有Fe2,A 错误：挥发的硝酸也会将铜氧化，B错误：乙中二氧化氨与水反应生 成的NO也会使丙中溶液由浅绿色变为棕色，C错误：尾气N0具有 还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故可以吸收尾气，D正确。 6.C解析：N0为无色气体，不溶于水也不与水反应，则第一次振荡注 射器，气体颜色无明显变化，A正确：吸人空气后，发生反应：20+ 02一2N02,则气体颜色变为红棕色，B正确：由题干信息可知.吸 人的15mL空气中含有3mL0,根据反应：4N0+30,+2H,0 4HN01.反应消耗掉3mL02和4mLN0.故气体体积等于(20+15 3-4)mL=28mL,C错误：由C选项分析可知，第二次振荡注射器后 生成销酸的物质的量为，0子-亡×0房得后济流的 体积为5×103L,则所得硝酸的浓度约为 mal·L,D正确。 7.C解析：100mL分撒系A加入40mL1mol·L'的氢氧化钠溶液 恰好完全反应，生成448ml氨气和无色澄清溶液，氨气的物质的量 产224L·m0.02m,则原溶液一定含有NH.一定不含F”: 0.448L 向无色澄清溶液中加入过量盐酸，生成1.435g白色沉淀，则白色沉 淀一定是A,其物质的量是1,435g 143.5g·m=001ml,则无色澄清 溶液中含有0.01m[Ag(NH,)上】，原溶液含有0.04mlNH和 0.01mlAg,A:CI能溶于氨水，原溶液可能含G,NO5:根据以 上分析，该样品中可能含有NH:C、AgNO3,A错误：若溶液中含有 C,根据电荷守恒，溶液A中NO物质的量浓度小于0.5mol·L,', B错误：AgC能溶于氨水，溶液A可能含C,C正确：根据分析，原 溶液含有0.04 mol NH,D错误 一学霸高考·白是 8.C解析：H0·不带电荷，因氢元素的化合价为+1价，所以氧元素的 化合价为-1价，A正确：结合反应过程，该过程可描述为03与活性 炭表面吸附的OH作用生成·OH,·OH将活性炭表面吸附的NH 转化为N2,B正确：随着pH的增大，话性炭上吸附的OH增多，生 成·OH增多，去除速率增大：H继续增大时，OH将NH转化 为NH,·H,0,不利于活性炭对氨氮的吸附，C错误：上述过程没有 非极性键的所裂，但是有非极性键N=N的形成，D正喻 9.(1)通过向集气瓶中鼓人空气(2)不能(3)氧气使氧气过量。 氮气与过量的氧气充分反成，避免硝酸铵的生成(4)氧气继续 通人氧气使NO,NO2与氧气和水反应，生成硝酸，防止氨氧化物污 染空气(5)4NH3+502 :化：4NO+6H,0保证气流流通，增大 氨气与氧气的接触面积，使氨的催化氧化反应更充分(6)4N0+ 302+2H20=4HN03,4N02+02+2H20=4HN03 解析：(1)实验时，通过向氨水中鼓人空气使氨气缓慢挥发出 来。(2)无水氯化钙能吸收氨气生成CC2·8NH,.所以碱石灰不能 换成氯化钙。(3)实验开始时，先通入氧气，排出装置内的空气同时 充满氧气，使氧气过量，氨气与过量的氧气反应，避免生成硝酸铵， 所以先通人的气体是氧气。(4)继续通入氧气使N0N0,与氧气和 水反应生成硝酸，防止氯氧化物污染空气，所以最后停止通人的气 体是氧气。(5)氨气在催化剂表面发生反应生成一氧化氯和水，反 应的化学方程式为4NH,+50,化剂40+6H,0,使用玻璃纤维毡 堆放催化剂的原因是保证气流流酒，增大氨气与氧气的接触而积。 使氨的催化氧化反应更充分。(6)此实验中，二氧化氨、氧气，水反 应生成硝酸，一氧化氮、氧气.水反应生成硝酸，反应的化学方程式 为4N0+302+2H204HN03,4N02+02+2H,0=4HN0,。 10.(1)①恒压分液漏斗②e→n→b③2Ce+6HC0 C(C0,)3,+3C021+3H20④没有尾气处理装置(2)①双氧 水，氨水受热均易分解②浓硝酸(3)①05c%或W% 24 ②ABD 解析：(1)①D装置C中盛放浓氨水的实验仪器名称为恒压分液漏 斗：②氨气溶解度大，所以先通氨气，再通二氧化碳，最后当装置中 空气排尽后滴加CC,.所以顺序为心+a→b:5向NH,HCO,溶液 中逐滴加人CcCl,溶液，可得C心z(CO,),固休，反应的离子方程式为 2Ce”+6HC0,—C(C03)31+3C02↑+3H,0:④该实验装置存在 的一处缺路为没有尾气处理装置。(2)①”氧化沉淀”时，加热的温度不 过高，原因是双氧水、氨水分解温度都很低，受热均易分解：②硝酸铈 铵易溶于水和乙醇，难溶于浓硝酸，选涤产品的试剂是浓硝酸 (3)①滴定过程中Ce+被还原为C,发生反应Ce艹+fe2一Ce +F“,故该产品中硝酸铺铵的质量分数为 e molx mlgm 20.00mL ×1m%=0.5cW%或 "%:②配成100l溶液，定容时俯视容量瓶刻度线，导致加水量减 2a 少，测定结果偏高，A正确：滴定管水洗后未用(NL):F#(SO,)上标准 溶液润洗，导致标准液用量多，测定结果偏高，B正确：滴定过程中 问锥形瓶中加少量蒸馏水冲洗内壁，不影响测定结果，C错误：离定 开始时滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失，导致标准液读数 偏高，测定结果偏高，D正确。 第4节碳，硅及其化合物无机非金属材料 1,A解析：青花碗是由硅酸盐材料制成的，A正确：铜奔马是由金属 材料制成的，B错误：纱禅衣主要成分是蛋白质，C错误：竹简陕主要 成分是纤维素，D错误 2.C解析：是一种良好的半导体材料，用于制造载人飞船上太阳能 电池板，A错误：碳纤维为新型无机非金属材料，不是有机化合物，B 错误：煤油的主要成分是经，是烃的混合物，C正确：纳米二氧化硅只 有分散到溶剂中才能形成胶体分散系，D错误。 ·化学·017一 3.B解析：玻璃的主要成分中含硅酸钠，含有纳元素，不能用玻璃棒 代替铁丝进行焰色试验，A错误：硅酸钠是强碱弱酸盐，硅酸钠溶液 是碱性，能使无色酚截溶液变红，B正确：SO,只能和HF一种酸反 应，且反应不是生成盐和水，不是两性氧化物.是酸性氧化物，C错 误：高温下.S0,与C会发生反应生成C0和S,故在高温条件下.不 能实现S02与Fe201的分离.D错误。 4。A解析：石墨烯属于碳单质，是能够导热的非金属材料.A错误：石 最烯是碳的单质，B正确：石墨烯属于碳单质，碳单质具有良好的导 电性，可以导电，C正确：根据题干信息可知，在石墨烯薄膜上施加较 低的电压(1~10V)即可产生较高的热量，使电能转化为热能，D 正确 5.D解析：混有杂质硼的硅品棒是混合物，焙点低于纯硅，A正确：为 避免高温下与氧气反应，熔炼前，右英保温管中应排净空气后充入 氯气，B正确：熔炼时，若加热环移动速度过快可能导致硅品棒未 充分熔融，杂质硼分离不彻底，C正确：熔时，加热环自左向右缓慢 移动对其进行加热熔炼，熔融态的硅在左侧再凝区凝固，同温度下， 熔融硅杂质溶解度更高，故左侧硅凝固过程中杂质向右侧新熔融的 硅移动，枚熔炼后，硅品棒纯度左端高于右端，D错误。 6.B解析：单质Z是一种常见的半导体材料，X为Z的氧化物，Y为氢 化物，分子结构与甲烷相似，则X为二氧化硅，Y为硅化氢，Z为硅： 由转化关系可知，反应①为二氧化硅与镁共热生成硅化镁，反应② 为硅化镁与稀盐酸反成生成氯化镁和硅化氢，反应③为硅化氢受 热分解生成硅和氢气。二氧化硅是典型的绝缘体，不具备导电性 但品体对光具有全反射的特性，所以可用来生产光导纤维，A正确： 硅的化学性质稳定，不能与盐酸反应，B错误：反应物镁易与空气中 的氧气反应生成氧化镁，且反应生成的硅化镁易与水反应生成易自 燃的硅化氢，所以反应①的转化应在保护气中进行，C正确：由分析 可知，反应①和反应③中元素化合价发生变化，属于氧化还原反应： D正确 7.C解析：步骤①中的反应为SO2和焦炭在高温条件生成粗硅和 C0,50,+2C音温+2C01,A错误：二氧化硅是酸性氧化物.但其 不溶于水也不能与水反应，B错误：步骤②s+3H553-573K SC,+H.属于置换反应，3SHC,+H,0Ks+3H0也属于 置换反应，C正确：硅品体中1maSi与另外4moS形成S一Si键 但是这个Si只占每个键的-一半，所以1纯硅含有2m@l$i一S 键，即28g纯硅中含有2aSi一Si键，D错误 8.D解析： 2H+2+H0=2H,0 H.0+H}H.0 HSiF+H g Si 品片 5i+2H.0-4r一0.+4f 根据上述分析可知：Ag电极，S电极.电解质溶液为HF和H202,它 们形成闭合回路，实现了化学能向电能的转化，即构成了原电池，A 正确：根据图示可知：在S电极上，S失去电子，与HF结合形 成H,SiF。和H°，反应方程式为S+2H,0-4和一S0,+4H,S0 +6HF一H,SF。+2H,0,B正确：在Ag电极上反应为2H+2+H,0 一2H,0,在5电极上发生反应为Si+2H0-4一S0 +4H”.Si02+6HF一H,SF。+2H20.根据同一闭合回路中电子转移 数目相等，可知总反应方程式为Si+6HF+2H202=:SF。+4H20, C正确：刻蚀过程中使用的HF不可以换成盐酸，因盐酸与SO,不反 一学霸高考·白 应，硅品片部分无法被刻蚀掉，D错误。 9,(1)排出反应器中的空气，防止高温时石墨氧化(2)C0Mg0+ C,+C0tMeG,+C0(3)过滤【A(oH)】,C (4)SiC,+6Na0H一Na2Si02+4NaC1+3H20(5)X射线行射 解析：(1)向反应器中通入氯气前，需通一段时间氨气，主要目的是 排出装置中的空气，防止空气中的氧气与石墨发生反应。(2)根据 上述分析，气体I中的碳氧化物主要为C0:初级石显中0在 1500℃反应生成MeC,和C0,化学方程式为Me0+C,+C1500℃ MsC2+CO。(3)根据上述分析，Fe(OH),、Mg(OH)2难溶于水，Na [A(OH),」能溶于水，步骤①操作为搅排，过滤：所得溶液N的溶质 为Na[AI(OH),]、NaCg和过量的NaOH,所含阴离子有 [A1(OH),],C和0H。(4)气体Ⅱ中SiC,与Na0H溶液反应生 成水玻璃（硅酸销落液），其化学反应方程式为SCl:+6N0H -Na,Si01+4NaC+3H,0。(5)要确定某固体硅是品体硅还是无 定形硅（非品体），最科学量可靠的方法是进行X射线衍射实验 专题探究3绿色化学与环境保护 1,C解析：由题干信息可知，烟管的作用是将燃烧产生的细气导入铜 牛灯座腹腔中，使部分未完全燃烧的物质如C0等再次充分燃烧.让 产生的有毒有害的气体被吸收，以减少污染，A正确：草木灰的水溶 液呈或性，能够吸收酸性气体如C02S0,等，故古人常用草木灰浸 泡液代替牛腹中的水，吸收烟气的效果更佳，B正确：本装置并不是 利用银，铜的导热性能好，其导热性好也不能达到使燃料充分燃烧 的目的，使燃料充分燃烧是通过转动铜片调节空气的进人量，C错 误：本装置中灯具的设计包含了装置、试剂，环保等实验要素，D 正确。 2.C解析：S02排人大气易引起硫酸型酸雨，原理为S02+H,0 一H,501,2H,S04+0,埃2H,50,A正确：由于50，溶于水后形 成的HS03的酸性强于HC02,海水中含有碳酸盐，故海水中吸收 二氧化硫时可能有CO,逸出，B正确：天然海水中由于含有碳酸盐 面呈碱性，处理后的海水中碳酸盐的量咸少，变成了硫酸盐，硫酸盐 星中性，故处理后清水的pH减小，C措误：海水脱硫是利用天然海 水的碱度中和烟气中的酸性气体$02.将大气中的S02转化为硫酸 盐直接送入大海，该工艺简单，投贤及运行费用低，D正确。 3.D解析：含氨气和铵盐的水体中存在一水合氨的电离平衡及一水 合氨的分解平衡，所以含氨气和铵盐的水体中存在平衡NH:+O川 一一NH1·H,0一NH,+H,O.A正确：通过鼓气降低NH3溶解度 从而降低其浓度，则NH+OH一一NH1·H,0一NH,+H,O中平 衡正向移动，从而降低水中N用，·H,O与N阳的含量，B正确；N 中N元素的化合价为-3，所以具有还原性，NaCO具有强氧化性， 则NH能被NaCO氧化生成N2和HCl.离子方程式为2NH:+3CIO 一N:T+3C+3H,0+2H,C正确：吹脱法是利用物理方法脱氨， 无法对含NO的水体脱氮.折点氯化法是利用CO的强氧化性将 NO;氧化成NO,N元素不能脱商水体，所以无法脱氢，D错误 4.D解析：由图可知，过程①中，生成CS的反应为HS+Cu一 CS!+2川，A错误：由图可知，FCl,是反应的催化剂，不用不断向 体系中补充FC3,B错误：由图可知，过程③发生的反应离子方程式 为4fe2+03+4一4Fe”+2H0,通人1ol02产生4olFe*,C错 误：由图可知，同收5的总反应为2H,S+0,蛋化剂2H,0+251,D 正确。 专题探究4元素及其化合物之间的转化 1,A解析：根据题干流程图可知.配平之后反应3520片+24+24H 一6HS+91H,0,消耗24olH,反应3S0+18e+21 3HS+9H20,消耗21malH.即x=21.y=24,A正确：S0片与SCN 题·化学·018一