第五章 第22讲 碳、硅 无机非金属材料【精讲精练】2027届高三化学一轮复习讲义●专题突破（新高考通）

该高中化学高考复习讲义围绕碳、硅及其化合物和无机非金属材料核心考点，按物质结构、性质、转化及工业用途逻辑梳理知识，涵盖传统材料与新型材料。通过双基自测明考向，核心梳理分考点构建体系，考点突破结合考向设计例题，真题再现与限时训练强化实战，形成系统复习链。 讲义突出高考命题趋势，结合科技前沿情境强化科学思维，如通过碳纳米管结构分析培养模型认知。设计分层练习与实验探究活动，如硅制备流程题训练科学探究能力。助力学生高效掌握重点，为教师提供精准复习指导，提升应考能力。

第五章　非金属及其化合物 第22讲　碳、硅　无机非金属材料 【高考考向预测】 碳、硅及其化合物性质差异鲜明，涵盖单质、氧化物、盐类及玻璃、陶瓷、水泥等无机非金属材料，重点考查物质结构、理化性质、相互转化与工业用途；近三年为高考常考知识点，多以选择题和工艺流程题出现，侧重性质辨析与用途匹配，考查频次平稳；预测2027年命题将聚焦硅单质制备、二氧化硅特性、新型无机非金属材料应用，结合工业生产与科技前沿情境出题，强化反应方程式书写及物质性质对比辨析。 【双基自测●明考向】 1.[正误判断] (1)金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质(　　) (2)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼(　　) (3)二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性(　　) (4)低碳环保中的“碳”是指二氧化碳(　　) (5)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(　　) (6)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(　　) (7)向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体(　　) 2.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 3.(2025·齐鲁名校大联考)氧化石墨烯是一种淡柠檬黄色、不稳定的新型化合物，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(　　) A.氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 B.氧化石墨烯的抗氧化能力比石墨烯弱 C.氧化石墨烯中C—C的键能比C—O大 D.氧化石墨烯中所有C原子均为sp3杂化 4.我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是(　　) A.CO2是引起酸雨的主要物质之一 B.整个过程中，只有CO2可循环利用 C.能源消耗低是该技术的一大优点 D.该生产过程中，没有涉及氧化还原反应 【核心梳理●明考点】 考点一　碳及其化合物 1.碳族元素 (1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价层电子排布式为ns2np2。 (2)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.金刚石、石墨、C60的物理性质 金刚石 石墨 C60 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小，能导电 熔点低，不导电 主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 3.CO2在自然界中的循环 (1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。 (2)自然界消耗CO2的主要反应： ①溶于江水、海水中：CO2+H2O⥫⥬H2CO3； ②光合作用将CO2转化为O2； ③岩石的风化：CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2。 4.碳酸及碳酸盐 (1)碳酸：二元弱酸、不稳定，易分解，酸性比苯酚、次氯酸强。 (2)碳酸及碳酸根离子结构：H2CO3中，碳原子的杂化方式为sp2。H2CO3属于分子晶体。C中，碳原子的杂化方式为sp2，C的空间结构为平面三角形。 (3)碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(C) 酸式盐(HC) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 热稳定性 正盐>酸式盐 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 CHC 考点二　硅及其化合物 硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。 1.硅和二氧化硅物理性质 硅单质 二氧化硅 物理 性质 共价晶体：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性 共价晶体：熔点高，硬度大，难溶于水 用途 半导体材料、太阳能电池、计算机芯片和耐酸设备等 光导纤维、光学仪器等 2.硅酸钠 (1)硅酸盐大多数不溶于水，但硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，显碱性。 (2)硅酸钠能与酸性比硅酸强的酸反应，写出水溶液中相应的化学方程式。 与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。 与少量CO2反应：Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3.硅及其化合物的转化关系 完成图中序号对应的化学方程式： ①Si+4HF===SiF4↑+2H2↑； ②SiO2+2CSi+2CO↑； ③SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O； ④SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑、SiO2+CaOCaSiO3； ⑤SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O(可用于刻蚀玻璃)。 4.硅酸 (1)分子结构：H2SiO3分子中，Si原子的杂化方式为sp2。但在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体()，Si在四面体的中心，Si原子的杂化方式为sp3。 (2)物理性质：难溶于水。 (3)化学性质 ①弱酸性 1)H2SiO3酸性比H2CO3弱，不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红。 2)H2SiO3能与NaOH溶液反应(写化学方程式)：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 ②不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O。 (4)用途 硅酸在水中易缩合形成胶体，将硅酸凝胶烘干脱水得到硅胶(SiO2)，硅胶常用作干燥剂。 1.晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(　　) 2.非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4(　　) 3.SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　) 4.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃(　　) 5.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能(　　) 6.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强(　　) 7.硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂(　　) 8.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶(　　) 【考点突破●明方向】 考向一、硅、二氧化硅及硅酸的制取 1.下列判断或说法正确的是(　　) A.如图探究醋酸、碳酸、硅酸酸性的相对强弱 B.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 C.2 mL 5 mol·L-1的硅酸钠溶液和盐酸反应后制得硅酸胶体，胶粒数为0.01NA(NA为阿伏加德罗常数的值) D.实验室制硅酸流程：SiO2Na2SiO3H2SiO3 2.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(　　) A.X可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4===H2SiO3↓+ Na2SO4 C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D.SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 3.(2025·东北师范大学附属中学高三摸底考试)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 考向二、硅胶　多硅酸盐的结构 4.硅胶的结构示意图如图所示，可由原硅酸(H4SiO4)脱水缩合制得，添加无水CoCl2呈蓝色，吸水后因CoCl2转化为配合物[Co(H2O)4Cl2]·2H2O而呈粉红色，下列说法错误的是(　　) A.原硅酸分子中含有多个—OH，因而可脱水制成硅胶 B.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，水分子与硅羟基会形成过多氢键从而使硅胶失去吸附力 5.形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。Si是一种四面体形的离子(属于硅酸根离子)，其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。 (1)b的化学式为　　　　　　　。 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则其化学式为　　　　　　。 (3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是____________。 考点三　无机非金属材料 1.传统无机非金属材料——常见硅酸盐材料 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 石灰石、黏土、石膏 石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3) 黏土 主要成分 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸盐 制备过程中的主要反应 复杂的物理及化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理及化学变化 特性 水硬性 无固定熔点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑；CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 2.新型无机非金属材料 (1)新型陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。 (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)特殊功能的含硅材料 ①碳化硅为共价晶体，具有类似金刚石的结构，可用作磨料。 ②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 1.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐(　　) 2.碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作(　　) 3.压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化(　　) 4.石墨烯的电阻率低，热导率也低(　　) 5.冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料(2022·辽宁，1A)(　　) 【考点突破●明方向】 考向一、传统无机非金属材料 1.(2025·河北张家口模拟)下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是(　　) A.春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅 B.西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料 C.宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙 D.明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐 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 考向二、新型无机非金属材料 3.(2025·湖南岳阳模拟)化学促进我国航空航天事业不断蓬勃发展。下列有关说法正确的是(　　) A.“北斗系统”芯片的主要成分为二氧化硅 B.隐形涂料中的纳米氧化钨材料属于新型有机材料 C.“天和核心舱”推进系统中的腔体采用的氮化硼陶瓷属于新型金属材料 D.火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为Fe2O3 4.近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是(　　) A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4 B.航空航天太阳能电池翼所使用的“碳纤维”(由聚丙烯腈经碳化而成)与金刚石互为同位素 C.碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 D.富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于新型无机非金属材料 5.(2026·济南阶段性考试)下列关于材料的说法错误的是(　　) A.歼⁃20上采用的GaN涂层属于新型金属材料 B. “天宫二号”空间站太阳能电池帆板的主要材料为晶体硅 C.手机柔性屏使用的原材料聚酰亚胺属于有机高分子材料 D.用于制造世界最大口径反射镜的SiC属于新型无机非金属材料 【真题再现●明考向】 1.(2024·江西，1)景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。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 2.(2025·云南，7)稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是(　　) A.SiO2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：SiO2+2MgSi+2MgO 3.(2023·湖北，3)工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅SiHCl3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.1 mol Si含Si—Si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 【限时训练】 （40分钟） (1～8题，每小题6分，9～12题，每小题7分) 1.(2021·湖北，1)“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 2.(2022·河北，1)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 3.(2025·济南期末)碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，且碳原子和硅原子的位置是交替的。下列说法错误的是(　　) A.碳化硅的熔点低于金刚石 B.碳化硅熔化时破坏共价键 C.晶体中所含化学键均为非极性键 D.晶体中所有原子均采取sp3杂化 4.下列有关说法或判断正确的是(　　) A.石英坩埚耐高温，可用于加热熔化纯碱、烧碱等固体 B.高纯硅制成的太阳能电池可将太阳能转化为电能 C.单晶硅芯片的主要成分不会被任何酸腐蚀 D.因为Si的熔点高、硬度大，所以利用Si制作各种芯片 5.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 6.“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是SiO2，下列说法错误的是(　　) A.“从沙滩到用户”这句话涉及工业上制备粗硅的工艺 B.“水玻璃”可以由SiO2与NaOH溶液反应制得 C.SiO2是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一 D.SiO2属于酸性氧化物，不与任何酸反应 7.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(　　) 釉料成分 质量分数/% SiO2 K2O Fe2O3 MnO PbO 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 8.H2SO4⁃SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是(　　) A.合成1反应中H2作氧化剂 B.合成2的反应为SiF4+NaAlH4===SiH4+NaAlF4 C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4 D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物 9.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程： 下列说法正确的是(　　) A.原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B.操作A与操作B完全相同 C.该流程中硅元素的化合价发生改变 D.反应器中发生的反应为氧化还原反应 10.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 11.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 12.氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是(　　) A.反应①的氧化产物为CO2 B.粗硅中可能含有金刚砂 C.反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D.反应③的尾气可用图2所示装置吸收 13.(12分)世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。 (1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为　　　　、　　　(用化学方程式表示)。 (2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是　　　　　　　　　　。制备普通玻璃的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　(任写一个)。 (3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是　　　　(填化学式)。 (4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是　　　　(填字母)。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚 14.(12分)[2023·山东，18(1)(2)]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+3HClSiHCl3+H2，利用如图装置制备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　　　　。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章　非金属及其化合物 第22讲　碳、硅　无机非金属材料 【高考考向预测】 碳、硅及其化合物性质差异鲜明，涵盖单质、氧化物、盐类及玻璃、陶瓷、水泥等无机非金属材料，重点考查物质结构、理化性质、相互转化与工业用途；近三年为高考常考知识点，多以选择题和工艺流程题出现，侧重性质辨析与用途匹配，考查频次平稳；预测2027年命题将聚焦硅单质制备、二氧化硅特性、新型无机非金属材料应用，结合工业生产与科技前沿情境出题，强化反应方程式书写及物质性质对比辨析。 【双基自测●明考向】 1.[正误判断] (1)金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质(　　) (2)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼(　　) (3)二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性(　　) (4)低碳环保中的“碳”是指二氧化碳(　　) (5)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应(　　) (6)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(　　) (7)向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体(　　) 【答案】（1）√　（2）√　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×　（7）√ 2.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】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。 3.(2025·齐鲁名校大联考)氧化石墨烯是一种淡柠檬黄色、不稳定的新型化合物，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(　　) A.氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 B.氧化石墨烯的抗氧化能力比石墨烯弱 C.氧化石墨烯中C—C的键能比C—O大 D.氧化石墨烯中所有C原子均为sp3杂化 【答案】B 【解析】石墨烯变为氧化石墨烯，大π键遭到破坏，故导电性减弱，A项错误；氧化石墨烯中含有碳碳双键和羟基，易被氧化，故抗氧化能力比石墨烯弱，B项正确；氧化石墨烯中C—C和C—O均为共价键，C—C的键长比C—O长，故C—C的键能比C—O小，C项错误；氧化石墨烯中，C原子的杂化方式为sp2和sp3，D项错误。 4.我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是(　　) A.CO2是引起酸雨的主要物质之一 B.整个过程中，只有CO2可循环利用 C.能源消耗低是该技术的一大优点 D.该生产过程中，没有涉及氧化还原反应 【答案】D 【解析】酸雨是氮氧化物、二氧化硫的排放引起的，与二氧化碳无关，故A错误；由图可知，CaO、氢氧化钠等均可以循环利用，故B错误；高温反应炉需要消耗大量的能量，能量消耗较高，故C错误；由流程图可知，该过程中主要涉及CO2和NaOH的反应，CaO和水的反应，氢氧化钙和碳酸钠的反应及碳酸钙的分解等，均没有涉及到氧化还原反应，故D正确。 【核心梳理●明考点】 考点一　碳及其化合物 1.碳族元素 (1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价层电子排布式为ns2np2。 (2)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.金刚石、石墨、C60的物理性质 金刚石 石墨 C60 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小，能导电 熔点低，不导电 主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 3.CO2在自然界中的循环 (1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。 (2)自然界消耗CO2的主要反应： ①溶于江水、海水中：CO2+H2O⥫⥬H2CO3； ②光合作用将CO2转化为O2； ③岩石的风化：CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2。 4.碳酸及碳酸盐 (1)碳酸：二元弱酸、不稳定，易分解，酸性比苯酚、次氯酸强。 (2)碳酸及碳酸根离子结构：H2CO3中，碳原子的杂化方式为sp2。H2CO3属于分子晶体。C中，碳原子的杂化方式为sp2，C的空间结构为平面三角形。 (3)碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(C) 酸式盐(HC) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 热稳定性 正盐>酸式盐 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 CHC 考点二　硅及其化合物 硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。 1.硅和二氧化硅物理性质 硅单质 二氧化硅 物理 性质 共价晶体：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性 共价晶体：熔点高，硬度大，难溶于水 用途 半导体材料、太阳能电池、计算机芯片和耐酸设备等 光导纤维、光学仪器等 2.硅酸钠 (1)硅酸盐大多数不溶于水，但硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，显碱性。 (2)硅酸钠能与酸性比硅酸强的酸反应，写出水溶液中相应的化学方程式。 与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。 与少量CO2反应：Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 3.硅及其化合物的转化关系 完成图中序号对应的化学方程式： ①Si+4HF===SiF4↑+2H2↑； ②SiO2+2CSi+2CO↑； ③SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O； ④SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑、SiO2+CaOCaSiO3； ⑤SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O(可用于刻蚀玻璃)。 4.硅酸 (1)分子结构：H2SiO3分子中，Si原子的杂化方式为sp2。但在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体()，Si在四面体的中心，Si原子的杂化方式为sp3。 (2)物理性质：难溶于水。 (3)化学性质 ①弱酸性 1)H2SiO3酸性比H2CO3弱，不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红。 2)H2SiO3能与NaOH溶液反应(写化学方程式)：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 ②不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O。 (4)用途 硅酸在水中易缩合形成胶体，将硅酸凝胶烘干脱水得到硅胶(SiO2)，硅胶常用作干燥剂。 1.晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(　　) 2.非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4(　　) 3.SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸(　　) 4.SiO2能与HF反应，因此可用HF刻蚀玻璃(　　) 5.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能(　　) 6.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强(　　) 7.硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂(　　) 8.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶(　　) 【答案】1.×　2.√　3.×　4.√　5.×　6.×　7.√　8.√ 【考点突破●明方向】 考向一、硅、二氧化硅及硅酸的制取 1.下列判断或说法正确的是(　　) A.如图探究醋酸、碳酸、硅酸酸性的相对强弱 B.二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸 C.2 mL 5 mol·L-1的硅酸钠溶液和盐酸反应后制得硅酸胶体，胶粒数为0.01NA(NA为阿伏加德罗常数的值) D.实验室制硅酸流程：SiO2Na2SiO3H2SiO3 【答案】D 【解析】醋酸是挥发性酸，醋酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳中含有醋酸，因此不能确定是碳酸还是醋酸与硅酸钠反应，不能达到实验目的，A错误；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，B错误；胶体为粒子集合体，即2 mL 5 mol·L-1的硅酸钠溶液和盐酸反应后制得的硅酸胶体的胶粒数小于0.01NA，C错误；SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3溶液，向Na2SiO3溶液中通入足量CO2，可得白色沉淀H2SiO3，D正确。 2.纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(　　) A.X可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4===H2SiO3↓+ Na2SO4 C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D.SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 【答案】D 【解析】碳酸、硫酸的酸性都强于硅酸，能够与硅酸钠溶液反应生成硅酸，B、C正确；SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，但与氢氟酸反应的生成物不是盐，所以二氧化硅不是两性氧化物，而是酸性氧化物，D不正确。 3.(2025·东北师范大学附属中学高三摸底考试)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。 考向二、硅胶　多硅酸盐的结构 4.硅胶的结构示意图如图所示，可由原硅酸(H4SiO4)脱水缩合制得，添加无水CoCl2呈蓝色，吸水后因CoCl2转化为配合物[Co(H2O)4Cl2]·2H2O而呈粉红色，下列说法错误的是(　　) A.原硅酸分子中含有多个—OH，因而可脱水制成硅胶 B.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，水分子与硅羟基会形成过多氢键从而使硅胶失去吸附力 【答案】B 【解析】原硅酸含多个—OH，可通过分子间脱水缩合形成硅胶，A正确；硅胶能与HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误；由硅胶结构可知，硅胶用作干燥剂，是通过硅羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基会形成过多氢键从而使硅胶失去吸附力，D正确。 5.形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。Si是一种四面体形的离子(属于硅酸根离子)，其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。 (1)b的化学式为　　　　　　　。 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则其化学式为　　　　　　。 (3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是____________。 【答案】(1)Si3　(2)Sin　(3)Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2) 【解析】(1)b含有氧原子的个数为9，含有3个四面体结构，则含有硅原子的个数为3，根据化合物中Si的化合价为+4、氧元素的化合价为-2可知，b的化学式为Si3。(3)根据Sin可知，含有6个硅原子，该硅酸盐所带的负电荷为-12，设铍的个数为x，铝的个数为y，则2x+3y=12，讨论可得x=3、y=2，其化学式为Be3Al2Si6O18或3BeO·Al2O3·6SiO2。 考点三　无机非金属材料 1.传统无机非金属材料——常见硅酸盐材料 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 石灰石、黏土、石膏 石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3) 黏土 主要成分 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸盐 制备过程中的主要反应 复杂的物理及化学变化 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理及化学变化 特性 水硬性 无固定熔点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑；CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。 2.新型无机非金属材料 (1)新型陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。 (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)特殊功能的含硅材料 ①碳化硅为共价晶体，具有类似金刚石的结构，可用作磨料。 ②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 1.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐(　　) 2.碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作(　　) 3.压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化(　　) 4.石墨烯的电阻率低，热导率也低(　　) 5.冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料(2022·辽宁，1A)(　　) 【答案】1.×　2.√　3.√　4.×　5.√ 【考点突破●明方向】 考向一、传统无机非金属材料 1.(2025·河北张家口模拟)下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是(　　) A.春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅 B.西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料 C.宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙 D.明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐 【答案】D 【解析】春秋龙纹人字形玉佩的主要成分为硅酸盐，故A错误；西汉铜错金银承弓器的主要成分为金属材料，故B错误；宋海棠花式玛瑙碗的主要成分为二氧化硅，故C错误；明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分为硅酸盐，故D正确。 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 【答案】C 【解析】硅酸三钙与水反应，形成相互交联的结构，故C错误。 考向二、新型无机非金属材料 3.(2025·湖南岳阳模拟)化学促进我国航空航天事业不断蓬勃发展。下列有关说法正确的是(　　) A.“北斗系统”芯片的主要成分为二氧化硅 B.隐形涂料中的纳米氧化钨材料属于新型有机材料 C.“天和核心舱”推进系统中的腔体采用的氮化硼陶瓷属于新型金属材料 D.火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为Fe2O3 【答案】D 【解析】北斗芯片中的半导体材料为晶体硅，二氧化硅是光导纤维的成分，A错误；纳米氧化钨是无机化合物，属于无机非金属材料，B错误；硬度大、强度高的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，C错误。 4.近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是(　　) A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4 B.航空航天太阳能电池翼所使用的“碳纤维”(由聚丙烯腈经碳化而成)与金刚石互为同位素 C.碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 D.富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于新型无机非金属材料 【答案】B 5.(2026·济南阶段性考试)下列关于材料的说法错误的是(　　) A.歼⁃20上采用的GaN涂层属于新型金属材料 B. “天宫二号”空间站太阳能电池帆板的主要材料为晶体硅 C.手机柔性屏使用的原材料聚酰亚胺属于有机高分子材料 D.用于制造世界最大口径反射镜的SiC属于新型无机非金属材料 【答案】A 【解析】GaN是由氮元素和镓元素组成的化合物，属于新型无机非金属材料，A错误；晶体硅是良好的半导体材料，“天宫二号”空间站太阳能电池帆板的主要材料为晶体硅，可将太阳能转化为电能，B正确；聚酰亚胺是由有机小分子通过聚合反应形成的高分子，属于有机高分子材料，常用于制作手机柔性屏等，C正确；SiC是由硅元素和碳元素组成的化合物，具有耐高温、硬度大等特点，属于新型无机非金属材料，D正确。 【真题再现●明考向】 1.(2024·江西，1)景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。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】青花瓷经高温烧制而成，不会生成钴单质，A项错误；表面的釉为无机物，B项错误；陶瓷的主要成分为铝硅酸盐，C项正确；青花瓷为青蓝色，不能确定铁元素的存在形式，D项错误。 2.(2025·云南，7)稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是(　　) A.SiO2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：SiO2+2MgSi+2MgO 【答案】B 【解析】SiO2是酸性氧化物，与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，A正确；盐酸参与的反应为MgO+2HCl===MgCl2+H2O，该反应是非氧化还原反应，盐酸只体现酸性，B错误；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SiO2+2MgSi+2MgO，D正确。 3.(2023·湖北，3)工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅SiHCl3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.1 mol Si含Si—Si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 【答案】B 【解析】在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键，1 mol Si含Si—Si的数目约为2×6.02×1023，B说法错误；SiHCl3易水解，氢气中混有氧气易爆炸，原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C说法正确；Si+3HClSiHCl3+H2，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。 【限时训练】 （40分钟） (1～8题，每小题6分，9～12题，每小题7分) 1.(2021·湖北，1)“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 【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。 2.(2022·河北，1)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。 3.(2025·济南期末)碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，且碳原子和硅原子的位置是交替的。下列说法错误的是(　　) A.碳化硅的熔点低于金刚石 B.碳化硅熔化时破坏共价键 C.晶体中所含化学键均为非极性键 D.晶体中所有原子均采取sp3杂化 【答案】C 【解析】碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，二者均为共价晶体，金刚石中C—C键长更短、键能更大，故熔点高于SiC，A正确；碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，二者均为共价晶体，共价晶体熔化时需破坏共价键，B正确；Si—C为极性共价键，因此碳化硅晶体中存在极性键，C错误；金刚石中C原子均以单键相连，形成空间网状结构，碳原子为sp3杂化，SiC结构类似，故晶体中所有原子均采取sp3杂化，D正确。 4.下列有关说法或判断正确的是(　　) A.石英坩埚耐高温，可用于加热熔化纯碱、烧碱等固体 B.高纯硅制成的太阳能电池可将太阳能转化为电能 C.单晶硅芯片的主要成分不会被任何酸腐蚀 D.因为Si的熔点高、硬度大，所以利用Si制作各种芯片 【答案】B 【解析】石英的主要成分是SiO2，高温条件下，该物质能与烧碱、纯碱反应，不能用来加热熔化烧碱、纯碱等固体，A错误；硅单质具有良好的半导体性能，高纯硅制成的太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，B正确；硅能与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气，C错误；Si的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制作各种芯片，与Si的硬度和熔点无关，D错误。 5.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。 6.“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是SiO2，下列说法错误的是(　　) A.“从沙滩到用户”这句话涉及工业上制备粗硅的工艺 B.“水玻璃”可以由SiO2与NaOH溶液反应制得 C.SiO2是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一 D.SiO2属于酸性氧化物，不与任何酸反应 【答案】D 【解析】SiO2属于酸性氧化物，但是可以和HF反应，D错误。 7.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(　　) 釉料成分 质量分数/% SiO2 K2O Fe2O3 MnO PbO 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】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；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；釉料中不同金属氧化物成分(如Fe2O3、MnO等)的含量不同，在烧制后呈现不同颜色，D不符合题意。 8.H2SO4⁃SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是(　　) A.合成1反应中H2作氧化剂 B.合成2的反应为SiF4+NaAlH4===SiH4+NaAlF4 C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4 D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物 【答案】C 【解析】合成1中发生反应：Na+Al+2H2===NaAlH4，合成2中发生反应：NaAlH4+SiF4===SiH4+NaAlF4，合成1中H由0价变为-1价，化合价降低，氢气作氧化剂，故A、B正确；合成3中NaAlF4与硫酸反应生成HF，HF与二氧化硅反应生成SiF4，因此题中不能说明二氧化硅可溶于硫酸，故C错误；SiH4分解为晶体硅和氢气，根据电负性分析，氢的电负性强于硅，硅元素显+4价，化合价降低，因此晶体硅为还原产物，故D正确。 9.水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程： 下列说法正确的是(　　) A.原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B.操作A与操作B完全相同 C.该流程中硅元素的化合价发生改变 D.反应器中发生的反应为氧化还原反应 【答案】A 【解析】操作A为过滤、操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；二氧化硅和硅酸钠中硅元素的化合价均是+4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，C错误；反应器中发生的反应为SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O，此反应不属于氧化还原反应，D错误。 10.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均为亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确。 11.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。 12.氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示： 下列叙述正确的是(　　) A.反应①的氧化产物为CO2 B.粗硅中可能含有金刚砂 C.反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备 D.反应③的尾气可用图2所示装置吸收 【答案】B 【解析】反应①中C是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；金刚砂是SiC，焦炭加入过多，可能会生成SiC，B正确；加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，则不能通过加热NH4Cl制备NH3，C错误；反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误。 13.(12分)世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。 (1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为　　　　、　　　(用化学方程式表示)。 (2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是　　　　　　　　　　。制备普通玻璃的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　(任写一个)。 (3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是　　　　(填化学式)。 (4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是　　　　(填字母)。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚 【答案】(1)2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑　SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O (2)石灰石　SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(或SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑) (3)SiO2　(4)D 【解析】(4)普通玻璃坩埚和石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A、B不选；氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C不选；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D选。 14.(12分)[2023·山东，18(1)(2)]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+3HClSiHCl3+H2，利用如图装置制备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　　　　。 【答案】(1)检查装置气密性　球形冷凝管中无液体滴下　C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置 (2)SiHCl3+5NaOH===Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O 【解析】(1)制备SiHCl3时，由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时间后，接通冷凝装置，加热开始反应，当球形冷凝管中无液体滴下时，反应结束。SiHCl3易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置。(2)已知电负性：Cl>H>Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为-1，H元素的化合价为-1，硅元素化合价为+4，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化学方程式为SiHCl3+5NaOH===Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $