第5单元 第22讲 碳、硅 无机非金属材料（课件PPT）-【正禾一本通】2026年新高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版 单选）

该高中化学高考复习课件聚焦“碳、硅及其化合物”“无机非金属材料”核心考点，依据高考评价体系梳理硅单质、二氧化硅、硅酸盐的性质及应用，分析工业制高纯硅流程等高频考点权重，归纳性质判断、工业流程等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题演练+关键能力提升”，通过工业制高纯硅四步反应（叶蛇纹石酸溶、粗硅制备等）培养科学思维与科学探究素养，解析二氧化硅与HF反应等易错点，帮助学生掌握流程题推理技巧，教师可据此高效规划复习，助力学生高考冲刺。

正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义 化学（D） 1 第五单元 非金属及其化合物 2 第22讲　碳、硅　无机非金属材料 3 考点1　碳　碳族元素 整合必备知识 源于教材与课标 4 5 6 7 8 9 10 11 提升关键能力 对接高考与素养 12 13 14 15 16 17 18 19 考点2　硅及其化合物 整合必备知识 源于教材与课标 化合 高 大 20 21 22 23 24 提升关键能力 对接高考与素养 25 26 27 28 29 30 31 考点3　无机非金属材料 整合必备知识 源于教材与课标 32 33 34 提升关键能力 对接高考与素养 35 36 37 38 39 【真题演练·感悟高考】 40 41 42 43 44 45 46 47 课下巩固精练卷（二十二） 碳、硅　无机非金属材料 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 49 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 50 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 51 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 52 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 53 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 54 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 55 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 56 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 57 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 58 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 59 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 60 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 61 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 62 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 63 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 64 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 65 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 66 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 67 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 68 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 69 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 70 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 71 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 72 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 73 感谢收看 74 【备考目标】　1.掌握C、Si元素的单质及其重要化合物的性质及应用。2.掌握无机非金属材料的性质和用途。 1．碳族元素 碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为 。 2．常见碳单质的结构、物理性质及用途 物质 金刚石 石墨 C60 结构 空间网状结构，共价晶体 层状结构，每层为平面六元并环结构 足球状分子，由正五边形和正六边形排列而成，分子晶体 ns2np2 同素异形体 物质 金刚石 石墨 C60 性质 熔点 ，硬度 熔点高，硬度 ，能导电 不能导电 用途 作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等 作铅笔芯、电极、润滑剂等 可作催化剂、 催化剂载体 关系 它们互为 ，都是无机非金属材料 高 大 低 3.碳的化学性质 (1)与O2的反应 ①O2不足：2C＋O2 eq \o(=====,\s\up7(点燃)) 2CO； ②O2充足：C＋O2 eq \o(=====,\s\up7(点燃)) CO2。 (2)与氧化物反应 ①与CuO反应：C＋2CuO eq \o(=====,\s\up7(△)) 2Cu＋CO2↑； ②与CO2反应：C＋CO2 eq \o(=====,\s\up7(△)) 2CO； ③与水蒸气反应：C＋H2O(g) eq \o(=====,\s\up7(△)) H2＋CO(制水煤气)； ④与SiO2反应：2C＋SiO2 eq \o(=====,\s\up7(△)) Si＋2CO↑(制粗硅)，不能说明C的非金属性强于Si。 不能 饱和NaHCO3 (3)与强氧化性酸反应 ①与浓硫酸反应： ； ②与浓硝酸反应： 。 4．碳的化合物 (1)CO2是温室气体， 大气污染物。 (2)往CaCl2、Ca(NO3)2溶液中通CO2， 产生白色沉淀。 (3)收集CO2可用排 溶液法。 (4)实验室用大理石和盐酸反应制CO2，不可用硫酸代替盐酸的原因：CaSO4微溶，覆盖在大理石表面，会阻止反应进一步进行。 C＋2H2SO4(浓) eq \o(=====,\s\up7(△)) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓) eq \o(=====,\s\up7(△)) CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 不是 CuO 饱和NaHCO3 (5)CO是有毒气体，原因是CO能与人体的 相结合，导致缺氧中毒。 (6)干冰可用于 。 (7)除杂 ①CO中混有CO2，通过盛有 溶液的洗气瓶，然后干燥气体。 ②CO2中混有CO，通过盛有 的硬质试管。 ③CO2中混有少量SO2或HCl，通过盛有 溶液的洗气瓶，然后干燥气体。 血红蛋白 人工降雨 NaOH 5．草酸(H2C2O4)的性质 (1)二元弱酸，酸性比醋酸强。 (2)还原性：能使酸性高锰酸钾溶液褪色，离子方程式为2MnO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(4)) ＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。 (3)不稳定性：草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为H2C2O4·2H2O eq \o(=====,\s\up7(△)) CO↑＋CO2↑＋3H2O。 × × 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体( ) (2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质( ) (3)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨( ) (4)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失( ) (5)天然气的主要成分是甲烷的水合物( ) (6)证明酸性：碳酸>苯酚，可将盐酸与NaHCO3混合产生的气体直接通入苯酚钠溶液( ) × × × × √ (7)BaCO3不溶于水，可用作医疗上检查肠胃的钡餐( ) (8)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，可见集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生( ) (9)活性炭具有除异味和杀菌作用( ) (10)利用二氧化碳制造全降解塑料，可以减缓二氧化碳对环境的影响( ) × √ × 一、碳与二氧化碳 1．(2025·西安铁一中高三考试)2024年6月26日，全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车“CETROVO 1.0碳星快轨”在山东青岛正式发布，为人类应用碳材料树立了新的标杆。关于碳材料，下列叙述错误的是(　　) A．第一代碳材料——木炭：可用来炼铜、炼铁 B．第二代碳材料——炭黑：可用来制油墨和轮胎 C．第三代碳材料——碳纤维：属于有机高分子材料 D．第四代碳材料——石墨烯：能导电，可用于电池电极 答案：C 2．(2021·湖北高考)“碳中和”有利于全球气候改善。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 3．(2020·全国卷Ⅱ)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．海水酸化能引起HCO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) 浓度增大、CO eq \o\al(\s\up24(2－),\s\do8(3)) 浓度减小 B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少 C．CO2能引起海水酸化，其原理为HCO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) ⇌H＋＋CO eq \o\al(\s\up24(2－),\s\do8(3)) D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境 解析：选C。根据图中信息，海水酸化的过程中，碳酸部分电离成HCO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) 和H＋，电离产生的H＋与海水中的CO eq \o\al(\s\up24(2－),\s\do8(3)) 结合形成HCO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) ，因此HCO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) 浓度增大，CO eq \o\al(\s\up24(2－),\s\do8(3)) 浓度减小，A正确；海水酸化后H＋能与CO eq \o\al(\s\up24(2－),\s\do8(3)) 结合，导致碳酸钙的溶解平衡正向移动，从而导致珊瑚礁减少，B正确；二氧化碳引起海水酸化的原理应为H2CO3⇌H＋＋HCO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) ，碳酸的第二步电离比第一步电离要弱得多，C错误；使用太阳能、氢能等新能源可以减少二氧化碳的排放，改善珊瑚的生存环境，D正确。 二、草酸与碳酸盐 4．学习化学不是靠一味背诵的，要学会运用合适的方法，如“类推”，这样才能事半功倍。下列类推不正确的是(　　 ) A．已知CO2通入Ca(OH)2溶液中先变浑浊后溶解，SO2通入Ba(OH)2溶液中也先变浑浊后溶解 B．已知BaCO3能溶于盐酸，溶液变澄清，BaCO3也能溶于硫酸，溶液变澄清 C．已知H2O能与Na2O2反应生成NaOH，H2O也能与BaO2反应生成Ba(OH)2 D．已知CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，则SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 解析：选B。CO2和SO2都是典型的酸性氧化物，所以化学性质类似，与Ca(OH)2或者Ba(OH)2溶液反应时都是先变浑浊后溶解，A项正确；BaCO3能溶于硫酸，但是会生成新的沉淀BaSO4，溶液依然浑浊，B项错误。 5．已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸，157 ℃升华，170 ℃以上分解可放出CO2和CO；可与酸性KMnO4溶液反应；其钠盐易溶于水，钙盐难溶于水。下列说法正确的是(　　 ) A．草酸受热产生的气体，用足量的NaOH溶液充分吸收后，可收集得到纯净的CO B．草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变红色现象，则说明产生的气体中一定有CO C．草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中，若能产生白色浑浊现象，则说明产生的气体中一定有CO2 D．H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(4)) ＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 解析：选D。根据题干信息可知，在草酸受热产生的气体中会含有分解所产生的CO2和CO，也会含有其升华所产生的草酸蒸气，则产生的气体用足量的NaOH溶液吸收后，除去了CO2及草酸蒸气，但引入了水蒸气，A项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，且草酸具有强还原性，所以氧化铜被还原也有可能是草酸作用的结果，不能由此确定一定存在CO，B项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，又因为草酸钙同样难溶于水，所以形成的沉淀有可能是草酸钙，C项错误。 1．硅单质 光导纤维 2．二氧化硅 高 大 3．硅酸 难 弱 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：硅酸钠溶液俗称 ，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 水玻璃 × × × 【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)硅在自然界中只以化合态的形式存在( ) (2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料( ) (3)Si和SiO2都可广泛用于制造光导纤维( ) (4)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应( ) (5)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(如NaOH)，不溶于任何酸( ) (6)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( ) √ × × 一、硅及其化合物的性质 1．硅及其化合物的应用范围很广。下列说法正确的是(　　 ) A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 C．反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑中，Si为氧化剂 D．硅能与氢氟酸反应，则硅也可以与盐酸反应 解析：选A。由粗硅制备单晶硅的过程一般为Si eq \o(――→,\s\up7(HCl)) SiHCl3 eq \o(――→,\s\up7(H2)) Si＋HCl，都是氧化还原反应，B项错误；反应中Si为还原剂，C项错误；硅不能与盐酸反应，D项错误。 2．下列关于二氧化硅的说法正确的是(　　 ) A．二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 B．二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制造光缆 C．二氧化硅能与碳酸钠固体在高温时发生反应 D．用二氧化硅制取单质硅时,当生成2.24 L气体(标准状况)时，得到2.8 g硅 解析：选C。二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，故A错误；二氧化硅制成的光导纤维，由于其良好的光学特性而被用于制造光缆，故B错误；在高温时，二氧化硅能与碳酸钠固体反应生成硅酸钠和二氧化碳，故C正确；由化学方程式SiO2＋2C eq \o(=====,\s\up7(高温)) Si＋2CO↑可知，当生成2.24 L(标准状况)即0.1 mol气体时，得到0.05 mol即1.4 g硅，故D错误。 二、纯硅的制备 3．(2025·江西九江二模)以叶蛇纹石[主要成分是Mg6(Si4O10)(OH)8，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3等]为原料提取高纯硅的流程如下： 下列说法错误的是(　　 ) A．操作Ⅰ为过滤 B．反应2的副产物可作燃料 C．反应3和反应4的副产物可循环利用 D．上述流程中有两步反应发生了氧化还原 解析：选D。反应1是稀硫酸加入叶蛇纹石中，Mg、Al、Fe的化合物转化为硫酸盐，溶在硫酸中，SiO2不溶解，过滤分离，该过程是非氧化还原反应；反应2是二氧化硅和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应3是硅和HCl反应生成H2和SiHCl3，反应4是H2和SiHCl3反应生成Si和HCl，反应2、反应3、反应4均是氧化还原反应；反应3的副产物是反应4的原料，反应4的副产物是反应3的原料，因此反应3和反应4的副产物可循环利用。 4．碳、硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。 (1)实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞。请用反应的化学方程式解释原因____________________。 (2)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上制取高纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图如下： ①用石英砂和焦炭在电弧炉中制粗硅，该反应的化学方程式为______。 ②该工艺流程中可以循环利用的物质有______________(写化学式)。 (3)某实验室利用SiHCl3(沸点33.0 ℃)与过量H2在1 000 ℃～1 100 ℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃。装置如图所示(热源及夹持装置略去)。 ①装置B中的试剂是_____。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是_____。 ②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_____________。 ③SiHCl3与水反应，生成两种酸和一种单质，写出SiHCl3与水反应的化学方程式：___________________________________。 答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①SiO2＋2C eq \o(=====,\s\up7(高温)) Si＋2CO↑ ②HCl、H2 (3) ①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化进入D中　②有固体物质生成 ③SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl↑ 1．传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 2.新型陶瓷 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成 火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 — 可用于电力、交通、医疗等领域 3.碳纳米材料 富勒烯 碳纳米管 石墨烯 是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中C60是代表物 具有纳米尺度的直径，比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能 是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，电阻率低、热导率高，有很高的强度 一、传统无机非金属材料 1．“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，下列有关说法中正确的是(　　 ) 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．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 答案：C 2．水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式为2(3CaO·SiO2)＋6H2O===3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca(OH)2　ΔH<0，但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙，我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝的建筑质量。下列说法错误的是(　　 ) A．水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得 B．水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率 C．水的作用是提供结晶水以稳定交联结构 D．以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生 解析：选C。硅酸三钙与水反应，形成相互交联的结构，故C错误。 二、新型无机非金属材料 3．某电影向观众展示了太空电梯、行星发动机、超级计算机550 W等超前的科技幻想，探讨了数字生命、人工智能等科技伦理问题。它们与化学有着密切联系，下列说法不正确的是(　　 ) A．我国“硅­石墨烯­锗高速晶体管”技术获重大突破，C、Si、Ge都是主族元素 B．我国提出网络强国战略，光纤线路总长超过三千万公里，光纤的主要成分是SiO2 C．新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料 D．富勒烯、石墨烯都是含碳化合物 解析：选D。富勒烯和石墨烯都是碳元素的单质，故D错误。 4．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是(　　 ) 石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料 石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性 碳纳米管：具有优良的场发射性能，可用于制作阴极显像管、储氢材料 A.石墨烯具有良好的导电性 B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体 C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜 D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但生成物不同 答案：D 5．(2025·八省联考四川卷)化学是新材料发展的基础，下列生产或应用中所用到的主要物质不属于无机非金属材料的是(　　) A．芯片制造所用的硅晶片 B．潜艇降噪所用的橡胶消声瓦 C．耐高温陶瓷生产所用的碳化硅 D．通信信号传输所用的光导纤维 答案：B 1．(2023·广东高考)“高山流水觅知音”。下列中国古乐器中，主要由硅酸盐材料制成的是(　　) A.九霄环佩木古琴 B.裴李岗文化骨笛 C.商朝后期陶埙 D.曾侯乙青铜编钟 答案：C 2．(2022·河北高考)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 3．(2023·湖北高考)工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂 eq \o(――→,\s\up15(焦炭),\s\do5(1 800～2 000 ℃)) 粗硅 eq \o(――→,\s\up15(HCl),\s\do5(300 ℃)) SiHCl3 eq \o(――→,\s\up15(H2),\s\do5(1 100 ℃)) 高纯硅。下列说法错误的是(　　) A．制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2C eq \o(=====,\s\up7(高温)) Si＋2CO↑ B．1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023 C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．生成SiHCl3的反应为熵减过程 解析：选B。石英砂(SiO2)和焦炭在高温下反应生成Si和CO，A正确；Si晶体中每个Si原子与4个Si原子成键，平均1个Si原子形成2个Si—Si键，故1 mol Si所含Si—Si键的数目为2×6.02×1023，B错误；SiHCl3易水解，氢气中混有氧气可能会发生爆炸，故原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；Si(s)＋3HCl(g) eq \o(=====,\s\up7(300 ℃)) SiHCl3(g)＋H2(g)为气体分子数减小的反应，为熵减反应，D正确。 4．(2023·山东高考)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HCl eq \o(=====,\s\up7(△)) SiHCl3＋H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： (1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，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Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH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HCl的SiHCl3纯度。 m1 g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m2 g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为_______(填字母)。测得样品纯度为_________(用含m1、m2的代数式表示)。 解析：(3)由后续操作可知，SiHCl3水解得到的硅酸水合物要先在坩埚中灼烧(得到SiO2)，然后在干燥器中冷却干燥SiO2，使用的仪器分别为A、C。根据原子守恒可得关系式SiHCl3～ SiO2，则m1 g样品中SiHCl3的质量为m2 g× eq \f(135.5,60) ，故样品纯度为m2 g× eq \f(135.5,60) ÷m1 g×100%＝ eq \f(135.5m2,60m1) ×100%。 答案：(1)检查装置气密性 　 管式炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液体滴下　使用球形冷凝管冷凝SiHCl3，C和D之间缺少干燥装置，没有处理氢气的装置(任写其二)　(2) SiHCl3 ＋5NaOH===Na2SiO3 ＋H2 ↑＋3NaCl＋2H2O　 (3)灼烧　冷却干燥　AC　 eq \f(135.5m2,60m1) ×100% 一、选择题 1．(2025·广东深圳模拟)下列展品的主要成分不属于传统无机非金属材料的是(　　 ) 答案：B 2．(2025·浙江绍兴模拟)工业上利用焦炭还原石英砂制备含有少量杂质的粗硅，将粗硅转化为三氯硅烷，再经氢气还原得到高纯硅。下列说法不正确的是(　　 ) A．石英砂的主要成分是SiO2 B．焦炭过多容易生成副产物SiC C．制备三氯硅烷的反应：Si＋3HCl eq \o(=====,\s\up7(300 ℃)) SiHCl3＋H2 D．高纯硅导电性好，可用于制作计算机、通讯设备和家用电器等的芯片 解析：选D。高纯硅是半导体，D错误。 3．(2025·广东名校联考)明代“釉里红梅瓶”是南京博物馆的镇馆之宝。烧造“釉里红”，需要将以铜元素为呈色剂的彩料，精准地在1 300 ℃窑火中一次烧成，下列有关说法不正确的是(　　 ) A．陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于传统无机非金属材料 B．黏土可以表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，是由几种氧化物组成的混合物 C．“釉里红”烧造时发生的反应可能为4CuO eq \o(=====,\s\up7(1 300 ℃)) 2Cu2O＋O2↑ D．“釉里红”瓷器保存时应避开酸性物质，避免损伤釉彩 解析：选B。陶瓷是以黏土为主要原料经高温烧结而成，属于具有耐高温、耐腐蚀特性的传统无机非金属材料，A正确；黏土主要是由硅酸盐构成的混合物，不是由几种氧化物组成的混合物，B错误。 4．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 5．近年来，利用电化学催化方法进行CO2转化的研究引起了世界范围内的高度关注。下图是以Cu作为催化剂，CO2转化为甲酸的反应过程。下列有关说法不正确的是(　　 ) A．过程①说明在催化剂作用下，O—C—O之间形成了一种特殊的化学键 B．过程②形成O—H键的过程放出了能量 C．反应过程中微粒间的碰撞均为有效碰撞 D．每1 mol CO2完全转化为甲酸需得2 mol e－ 答案：C 6．硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来确定硅胶是否失效，原理为CoCl2(蓝色)＋6H2O===CoCl2·6H2O(粉红色)，失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是(　　 ) A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了 B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体 C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D．当硅胶遇到大量的水分子时，硅羟基与水形成了过多氢键从而失去吸附力 解析：选B。由题中信息可知，硅胶无法再吸水时，会变成CoCl2·6H2O(粉红色)，A正确；二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误；加热温度过高时硅胶分解，失去吸水能力，C正确。 7．(2025·广东梅州二模)为了获得良好的草酸酯加氢的催化效果，通常需要保持铜催化剂中Cu0和Cu＋的组成相对稳定，将C60作为电子缓冲剂，通过中性碳团簇(C60)与负离子(C eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(60)) )的切换可有效地稳定铜催化剂中Cu0和Cu＋的比例。下列说法正确的是(　　 ) A．C60是新型化合物 B．当1 mol C60转变为C eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(60)) 时，失去60 mol电子 C．当C60转变为C eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(60)) 时，铜催化剂中Cu0和Cu＋的个数比减小 D．草酸酯催化加氢过程中，需要不断补充C60 解析：选C。C60是单质，不是化合物，A项错误；C60是一个由60个C原子构成的分子，1 mol C60转变为C eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(60)) 时，得到1 mol电子，B项错误；C60转变为C eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(60)) 时，得到电子，则铜催化剂中部分Cu0失去电子变成Cu＋，两者个数比减小，C项正确；题干中C60是电子缓冲剂，通过C60与C eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(60)) 的切换起作用，不用补充C60，D项错误。 8．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 解析：选C。本题制备高纯硅，反应H2＋SiHCl3 eq \o(=====,\s\up7(高温)) Si＋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，因此应水浴加热，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，因此不能制备氨，D错误。 9．(2025·安徽宿州联考)工业上采用Si与HCl在350 ℃左右的条件下反应生成SiHCl3，之后将SiHCl3还原、结晶得到高纯度的单晶硅产品。已知SiHCl3的熔点为－128 ℃，沸点为33 ℃，且遇O2与H2O均剧烈反应。现要在实验室中制取少量SiHCl3，其实验装置如下图所示，下列说法不正确的是(　　 ) A．不可以用无水CaCl2、硅胶等固体干燥剂替换干燥管中的碱石灰 B．使用浓H2SO4和NaCl混合加热制取HCl利用了浓H2SO4的难挥发性 C．冰盐浴的目的为降低收集容器的温度，使SiHCl3冷凝为液体 D．工业上用过量焦炭与石英砂混合冶炼粗硅，其反应为SiO2＋C eq \o(=====,\s\up7(高温)) Si＋CO2↑ 答案：D 10．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 解析：选B。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CaCO3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。 11．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 eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) ＋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0.4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) 解析：选D。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。 12．(2025·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。 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 解析：选D。熔炼时，加热环自左向右缓慢移动对含硼硅晶棒进行加热熔炼，熔融态的硅在左侧再凝区凝固，故熔炼后，硅晶棒纯度左端高于右端，D错误。 二、非选择题 13．水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： 回答下列问题： (1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是__________，还可使用_________代替硝酸。 (2)沉淀A的主要成分是__________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_________________。 (3)加氨水过程中加热的目的是_____________________。沉淀B的主要成分为____________、_______________(写化学式)。 答案：(1)将样品中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋　H2O2 (2)SiO2　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (3)防止胶体生成，易使沉淀分离　Al(OH)3 Fe(OH)3 $