第5章 第25讲 碳、硅 无机非金属材料 化学与可持续发展(课时作业Word)-【高考领航】2027年高考化学大一轮复习学案

**基本信息** 聚焦硅及其化合物与化学STSE，通过选择与非选择结合，构建从性质到应用的知识网络，强化科学思维与责任。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |化学与STSE|4题（如1-4题）|以文物、环保等情境判断物质成分及影响|物质性质→用途→社会价值，体现科学态度与责任| |硅及其化合物性质|4题（如5-8题）|正误判断与转化分析|Si/SiO₂→硅酸盐→卤化物，构建“结构-性质-应用”逻辑链| |制备流程与实验|2题（11-12题）|结合装置分析制备原理与误差|实验原理→操作规范→定量计算，培养科学探究与实践能力|

限时规范训练25 (建议用时：45分钟　满分：60分) 一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．(2026·河北省级高三联考)燕赵大地历史悠久，文化灿烂。下列河北博物院馆藏文物的主要成分属于硅酸盐的是(　　) 选项 A B 文物 朝代 战国(1977年出土) 五代(1995年出土) 名称 错金银虎噬鹿屏风座 白石彩绘散乐图浮雕 选项 C D 文物 朝代 北齐(1989年出土) 元(1964年出土) 名称 文宣帝高洋 墓墓道壁画 青花海水龙纹八棱 带盖瓷梅瓶 解析：D　A．“错金银虎噬鹿屏风座”的主要材料是金属材料；B.“白石彩绘散乐图浮雕”的主要材料是汉白玉(主要成分是CaCO3)；C.壁画的主要材料是颜料，如各种颜色的无机物；D.“青花海水龙纹八棱带盖瓷梅瓶”的主要材料是陶瓷材料，其主要成分为硅酸盐。 2．(2024·海南卷，1)化学为实现社会可持续发展贡献巨大。下列说法错误的是(　　) A．以竹代塑，可减少白色污染 B．使用人工合成杀虫剂，对环境无影响 C．无纸化办公，可减少人工合成油墨的使用 D．使用无磷洗涤剂，可减少水体污染 解析：B　利用可降解的竹子替代普通塑料，减少塑料的使用，可减少白色污染，A正确；人工合成杀虫剂具有一定毒性，会对环境造成一定影响，B错误；无纸化办公，减少了打印机中人工合成的油墨使用，C正确；含磷洗涤剂会导致水的富营养化，从而导致赤潮、水华等污染，使用无磷洗涤剂，可减少水体污染，D正确。 3．(2025·云南高考适应性演练)科学使用化学品可提升人们生产生活质量。下列说法正确的是(　　) A．有机氯农药防虫害效率高，可大量使用 B．BaCO3可用于中和过多的胃酸，缓解胃部不适 C．苯甲酸钠是一种常用的增味剂，能增加食品的鲜味 D．卤水能使豆浆中的蛋白质聚沉，是制作豆腐常用的凝固剂 解析：D　有机氯农药防虫害效率高，但有机氯有毒，危害人体健康，应该合理使用有机氯农药，不能大量使用，A错误；BaCO3溶于胃酸(主要成分为盐酸)，钡离子能使蛋白质变性，引起人体中毒，不能用BaCO3中和过多的胃酸，B错误；苯甲酸钠是一种防腐剂，可以抑制细菌的滋生，防止食品变质，不是增味剂，不能增加食品的鲜味，C错误；卤水中含电解质，在豆浆中加入卤水能使蛋白质发生聚沉，从而使豆浆凝固，是制作豆腐常用的凝固剂，D正确。 4．化学与生活有着密切联系，下列关于化学与生活的说法正确的是(　　) A．玻璃和陶瓷都属于硅酸盐材料，两者的原料中都有石灰石 B．燃煤过程中加入生石灰可以有效减少酸雨的形成 C．硅胶、生石灰、还原铁粉均可用于防止食品被氧化而变质 D．晶体硅的导电性介于导体与绝缘体之间，可用于制造光导纤维 解析：B　生产玻璃的原料是石灰石、纯碱和石英砂，陶瓷由黏土高温烧制而成，黏土的主要成分是硅酸盐，A错误；燃煤时加入生石灰与二氧化硫反应生成硫酸钙，可以减少二氧化硫的排放，减少酸雨的形成，B正确；硅胶、生石灰可作干燥剂，不具有还原性，只有还原铁粉是防止食品氧化变质，C错误；光导纤维的成分是二氧化硅，不是晶体硅，晶体硅主要用作半导体，D错误。 5．下列说法正确的是(　　) A．网络使用的光纤主要原料为Si B．大力实施农村公路提质改造工程，铺路用的水泥是新型无机非金属材料 C．战斗机上采用的氮化镓涂层，属于新型金属材料 D．富勒烯、碳纳米管、石墨烯均为新型无机非金属材料 解析：D　光纤的主要原料为SiO2，水泥属于传统无机非金属材料，氮化镓为新型无机非金属材料，A、B、C错误。 6．(2026·四川成都高三联考)二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料。下列说法正确的是(　　) A．硅在自然界中主要以单质形式存在 B．芯片的主要成分是SiO2 C．利用SiO2与NaOH溶液反应可制取“水玻璃” D．在硅酸盐中，每个硅原子周围结合2个氧原子 解析：C　硅在自然界中以化合物形式存在，没有硅单质，A错误；芯片的主要成分是晶体硅，B错误；“水玻璃”是硅酸钠的水溶液，可以利用SiO2与NaOH溶液反应获得，C正确；在硅酸盐中，每个硅原子周围结合4个氧原子，构成了硅氧四面体结构，D错误。 7．用石英砂制粗硅的反应为SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，下列说法正确的是(　　) A．CO在反应中是还原产物 B．SiO2、CO均为酸性氧化物 C．14C原子中的电子数为8 D．该反应每生成28 g硅，转移4 mol电子 解析：D　CO为氧化产物，A错误；CO为不成盐氧化物，B错误；C为6号元素，核外电子数为6，C错误；由反应可知，每生成1 mol Si即28 g，转移4 mol电子，D正确。 8．下列选项所示的物质间转化不能实现的是(　　) A．SiO2H2SiO3 B．SiO2Na2SiO3 C．H2SiO3Na2SiO3 D．Na2SiO3溶液H2SiO3 解析：A　SiO2不溶于水，不与水反应，A符合题意；SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，B不符合题意；H2SiO3可以与NaOH反应生成Na2SiO3，C不符合题意；Na2SiO3溶液与CO2反应生成H2SiO3，D不符合题意。 9．(2026·江西九江高三月考)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：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是二氧化硅和焦炭在高温下反应生成粗硅和一氧化碳，反应3是粗硅和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。 10．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：＋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：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，D错误。 二、非选择题：本题共2小题。 11．(15分)(2025·山西太原模拟)“中国芯”的发展离不开高纯硅。以粗硅(含铁、铝等杂质)为原料，工业上有以下两种制备高纯硅的工艺。已知：SiCl4沸点57.7 ℃，遇水强烈水解；SiHCl3沸点31.5 ℃，且能与H2O强烈反应，并在空气中易自燃。 (1)制备粗硅的化学反应方程式为_________________________。 (2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3中含有少量SiCl4和HCl，操作①采用的方法为________。 (3)实验室用如图装置制备SiCl4(反应温度在400～500 ℃)。 ①装置F的作用是__________________________。 实验开始应先点燃________(填“A”或“D”)装置的酒精灯一段时间后再点燃另一酒精灯。 ②写出A装置中的化学反应方程式：____________________________。 (4)SiHCl3与过量H2制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置已略去)。 装置B中的试剂是________(填名称)，装置C中的烧瓶加热的目的是_________________。 实验中先让稀硫酸与锌粒反应一段时间后，再加热C、D装置的理由是___________________________， 装置D中发生反应的化学方程式为______________________________。 解析：(1)工业用二氧化硅和碳制备粗硅，制备粗硅的化学反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑。(2)粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3中含有少量SiCl4和HCl，SiHCl3和SiCl4的沸点不同，所以采取蒸馏或者分馏的方法将二者分离。(3)①SiCl4能与H2O强烈反应，球形干燥管内碱石灰可以吸收尾气Cl2，并防止空气中的水蒸气进入广口瓶中；加热条件下硅能与氧气反应，实验时应先点燃装置A的酒精灯让氯气将装置内空气排尽，一段时间后再点燃另一酒精灯。②A装置中发生实验室制氯气的反应，化学反应方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(4)锌和稀硫酸制备的氢气中含有水蒸气，装置B中的试剂是浓硫酸；装置C中的液态SiHCl3变为气体和氢气发生反应制备纯硅，所以烧瓶加热的目的是使进入烧瓶的液态SiHCl3变为气体；根据题中信息可知SiHCl3能与H2O强烈反应，并在空气中易自燃，实验中先让稀硫酸与锌粒反应一段时间后，再加热C、D装置可以让H2排尽装置中的空气，防止SiHCl3水解和自燃；装置D中氢气和SiHCl3发生反应制备高纯硅，化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　(2)分馏(或蒸馏)　(3)①吸收尾气Cl2，并防止空气中的水蒸气进入广口瓶　A　②MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　(4)浓硫酸　使进入烧瓶的液态SiHCl3变为气体　让H2排尽装置中的空气，防止SiHCl3水解和自燃　SiHCl3＋H2Si＋3HCl 12．(15分)(2023·重庆卷，16)煤的化学活性是评价煤气化或燃烧性能的一项重要指标，可用与焦炭(由煤样制得)反应的CO2的转化率α来表示。研究小组设计测定α的实验装置如下： (1)装置Ⅰ中，仪器a的名称是____________；b中除去的物质是________(填化学式)。 (2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1小时得焦炭，该过程称为________。 ②装置Ⅱ中，高温下发生反应的化学方程式为______________。 (3)装置Ⅲ中，先通入适量的气体X，再通入足量Ar气。若气体X被完全吸收，则可依据d和e中分别生成的固体质量计算α。 ①d中的现象是________________________。 ②e中生成的固体为Ag，反应的化学方程式为 _____________________________。 ③d和e的连接顺序颠倒后将造成α________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (4)在工业上按照国家标准测定α：将干燥后的CO2(含杂质N2的体积分数为n)以一定流量通入装置Ⅱ反应，用奥氏气体分析仪测出反应后某时段气体中CO2的体积分数为m，此时α的表达式为________________。 解析：(1)装置Ⅰ中仪器a是分液漏斗；稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳、氯化钙和水，由于盐酸易挥发，故制得的二氧化碳中含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与氯化氢反应，故b中除去的物质是HCl。(2)①将煤样隔绝空气加强热使之分解的过程称为煤的干馏。②装置Ⅱ中，高温下CO2和焦炭反应生成CO：C＋CO22CO。(3)①气体X中含有CO和CO2，则d中CO2和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和水，反应的现象是有白色沉淀生成。②e中生成的固体为Ag，根据氧化还原反应规律分析知CO转变成碳酸铵，反应的化学方程式为CO＋2[Ag(NH3)2]OH===(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3。③CO2是酸性气体，能和银氨溶液反应，从而使碳酸钡的生成量减少，计算得到的与焦炭反应的CO2的量增大，则测得的α偏大。(4)设起始通入x mol气体，则CO2为(1－n)x mol，N2为xn mol，设反应后共有y mol气体，则CO2为ym mol，反应的CO2为[(1－n)x－ym] mol，生成的CO为2[(1－n)x－ym] mol，反应后的气体的量存在关系y＝ym＋2[(1－n)x－ym]＋xn，则(2－n)x＝(1＋m)y，此时α＝×100%＝×100%。 答案：(1)分液漏斗　HCl　(2)①干馏 ②C＋CO22CO　(3)①有白色沉淀生成 ②CO＋2[Ag(NH3)2]OH===(NH4)2CO3＋2Ag↓＋2NH3　③偏大　(4)×100% 学科网（北京）股份有限公司 $