第04讲 碳、硅及无机非金属材料（复习讲义）（江苏专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学高考复习讲义聚焦碳、硅及其化合物、无机非金属材料等核心考点，按“结构-性质-制备-应用”逻辑构建知识框架，通过命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源四环节，帮助学生系统梳理知识脉络，突破性质应用、材料分析等难点。 讲义创新采用“四步分析法”“易错点总结”等科学思维策略，如高纯硅制备中通过反应原理拆解强化理解，设置基础到综合的分层变式训练，结合真题演练培养科学探究能力，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第04讲 碳、硅及无机非金属材料 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 硅及其重要化合物 知识解构 知识点1 硅单质的性质、制法及用途 ∣ 知识点2 二氧化硅 硅酸及硅酸盐 考向破译 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 ∣ 考向2 考查高纯硅的制备 解题妙招1 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 解题妙招2 制备高纯硅过程中的三个易错点 考点二 碳及其重要化合物 知识解构 知识点1 碳单质的结构与性质 ∣ 知识点2 碳的重要化合物 考向破译 考向1 考查碳及其化合物的性质 ∣ 考向2 考查碳重要化合物实验探究 考点 三 无机非金属材料 知识解构 知识点1 传统硅酸盐材料 ∣ 知识点2 新型无机非金属材料 考向破译 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 ∣ 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 解题妙招1 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 解题妙招2 深度理解无机非金属材料 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 碳及其主要化合物的性质及应用 江苏卷T6（AD） 江苏卷T10（ACD） 江苏卷T13（BC） 江苏卷T17（1）（2）（3） 江苏卷T6（AD） 江苏卷T7（D） 江苏卷T17（1）（2）①（3） 硅及其主要化合物的性质及应用 江苏卷T16（1）① 新型无机非金属材料 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，近几年高考命题以选择题和非选择题呈现，且以选择题为主，考查碳、硅及其化合物的结构、性质及应用等知识，题目难度一般较小。主要集中在直接考查碳、硅及其氧化物的结构、性质，硅的工业制备、二氧化硅的结构和性质等；以传统文化、先进科学技术为素材考查无机非金属材料的组成、性质、应用等；以水煤气变换为载体，考查盖斯定律、化学平衡等化学反应原理的内容。 2．从命题思路上看，侧重从晶体结构、物质类型、化合价等方面多角度、多层次分析、认知碳、硅两种元素的单质及其重要化合物；以无机非金属材料为载体考查化学对社会发展的重大贡献；通过二氧化碳对环境的影响的考查，树立低碳绿色可持续发展意识。 3．预计2027年江苏高考二氧化碳、硅、二氧化硅的性质和用途仍是高考命题的热点，硅酸盐及材料可能会有所增加，可能会以新材料的制备为背景考查与之相关的化学基础知识为主。复习构成中应注意从物质所属类型、晶体结构、化合价等多角度、多层次分析碳、硅元素单质及其化合物；领会“碳中和”，强化将碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，加强理论与实际相结合、运用化学理论解决实际问题的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识。 ►复习目标： 1．了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2．结合实例认识碳、硅及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。 3．通过从材料组成和性质的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，并能科学合理地使用。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 硅及其重要化合物 知●识●解●构 知识点1 硅单质的性质、制法及用途 存在 地壳含量 晶体类型 1 mol Si含有的Si—Si键 化合态 地壳中的含量仅次于____，第__位 ______晶体 ____ mol 物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于 ，熔、沸点 、硬度 ，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的 材料。 化学 性质 常温下反应 ①与氟气：______________________ ②与氢氟酸：______________________ ③与强碱：____________________________________ 加热或高温 ①与氧气：______________________ ②与氯气：________________________ 制备 （1）流程： （2）原理： ①粗硅：________________________________________________ ②精硅：Si（粗）＋2Cl2SiCl4、______________________________________或Si（粗）＋3HClSiHCl3＋H2、______________________________________________ 用途 ①利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的__________； ②太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能_________； ③单质硅常用作_______________材料和合金材料 得分速记 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： ④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↑。 ⑤Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ⑥非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si例外，化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 知识点2 二氧化硅 硅酸及硅酸盐 1．二氧化硅（SiO2） （1）存在：SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙、的主要成分是结晶的_____________，沙子、石英的主要成分就是________________。 （2）物理性质：硬度______，熔、沸点______，常温下为固体，不溶于水。 （3）结构： 晶体类型 每个氧结合硅个数 最小环上 1 mol SiO2含有 模型 _____晶体 ____个 有_____个Si、 _____个O ____ mol Si—O键 （4）化学性质： ①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。 SiO2与NaOH溶液反应化学方程式： SiO2与碱性氧化物反应： ②SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③)SiO2与氢氟酸(HF)反应化学方程式： (用氢氟酸刻蚀玻璃) （5）用途：_____________________、光学仪器、电子部件、沙子作建筑材料等。 得分速记 ①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) 。 ②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶。 ③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体。 2．硅酸(H2SiO3) （1）硅酸的性质及用途 物理性质 硅酸是 色胶状沉淀 化学性质 ①弱酸性：唯一 水的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性 )，硅酸 使紫色石蕊溶液变红色； ②不稳定性（化学方程式）： ③与碱溶液反应化学方程式： 用途 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。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 剂，也可以用作催化剂的载体 （2）硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸 实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象 实验操作 实验现象 溶液变为 色 溶液由 色变为 色，有白色胶状 生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈 性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 得分速记 （1）含硅化合物的特殊性： ①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。 ②无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 ③因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，但在高温下能发生SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 （2）不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。 （3）熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。 3．硅酸盐 （1）硅酸盐是由硅、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）硅酸钠：硅酸钠溶液俗称_________________，溶液呈碱性，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 （3）硅酸盐写成氧化物形式的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示为______________________________。 考●向●破●译 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 例1 （2025·江苏省各地试题组合）判断下列说法中，正确的是 ①光导纤维属于有机高分子化合物 ②光导纤维的主要原料是二氧化硅 ③将稀盐酸滴入硅酸钠溶液中，振荡，观察现象；非金属性：Cl＞Si ④SiO2(s)H2SiO3(s)Na2SiO3(aq) ⑤H2SiO3SiO2SiCl4 ⑥CaCl2CaSiO3CaCO3 A. ① B. ② C. ① ③ ⑤ D. ② ④ ⑥ 解题妙招 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 （1）‌结构决定性质： ①硅：金刚石结构→高熔点、半导体性； ② SiO2：四面体网状结构→高硬度、化学惰性。 （2）‌性质推导应用：‌①硅的半导体性：芯片、太阳能电池;②SiO2的光学透明性：光纤、光学仪器 （3）与硅有关的‌工艺联系:①工业制硅：SiO2+ 2C Si(粗) + 2CO↑;②玻璃制备： Na2CO3+ SiO2Na2SiO3+ CO2↑ （4）‌实验探究：①硅酸制备：Na2SiO3+ 2HCl=H2SiO3↓+2NaCl；②HF刻蚀玻璃实验 【变式1·变考法】(2026·江苏省南京市中华中学适应性考试)南京镇江协同立法保护南朝陵墓，陶制文物的主要成分为硅酸盐，下列表述错误的是 A. 中原子与键个数比为 B. 是p区元素 C. 的电子式为： D. 的球棍模型为： 【变式2·变载体】（2025·江苏省苏州市下学期摸底调研）在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的。如：Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，Be(OH)2溶于强碱形成[Be(OH)4]2-；BeO和Al2O3都具有难溶于水、高熔点等性质。BeCl2和AlCl3在气态时通常以二聚体的形式存在。B和Si均能溶于NaOH溶液生成盐和H2。工业上用焦炭和SiO2在高温下反应制粗硅。硼酸(H3BO3)和硅酸都是弱酸，硼酸晶体有类似于石墨的片层状结构，常用作润滑剂。下列化学反应表示不正确的是 A．焦炭与石英砂反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O C．氯化铍溶液中滴加过量NaOH溶液：Be2＋＋2OH－＝Be(OH)2↓ D．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋2H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 【变式3·变思维】（2024·江苏省镇江模拟）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决定硅胶是否失效，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，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力 考向2 考查高纯硅的制备 例2（2025·江苏南通市开学考）F、Cl元素的单质及其化合物应用广泛。石墨与F2在450℃反应，石墨层间插入F得到层状化合物(CF)x，该物质仍具有润滑性，其单层局部结构如图所示；ClO2具有强氧化性，易溶于水，是一种高效安全消毒剂，可用甲醇在酸性条件下与NaClO3反应制得；可用于制备高纯硅，主要过程如下：粗硅SiHCl3高纯硅下列说法不正确的是 A．粗硅制备高纯硅的两步反应中硅元素均被氧化 B．制备粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋2CO↑ C．1 mol Si含Si-Si键的数目约为2×6.02×1023 D．制备高纯硅的原料气和H2应充分去除O2 解题妙招 制备高纯硅过程中的3个易错点 【变式1·变载体】(2026·辽宁沈阳高三期中)物质的制备与转化具有重要的应用，在给定条件下，下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是( ) A．工业制取高纯硅： B．工业制硝酸： C．工业制硫酸：黄铁矿的浓硫酸吸收 D．实验室制二氧化硫并检验：浓 【变式2·变题型】（2025·江苏省南前黄中学攀行动二）实验室可用SiC与Cl2反应(SiC＋2Cl2SiCl4＋C)制取少量SiCl4(沸点为57.6℃，易水解)。下列实验原理和装置不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙得到纯净干燥的Cl2 C．用装置丙制取四氯化硅 D．用装置丁收集四氯化硅并吸收尾气 【变式3·变考法】（2025·全国·模拟预测）“从沙滩到用户”是指半导体工业中，从沙子中(主要成分是)提取粗硅，加工成高纯硅，最终制成电子产品的过程，具体原理如下。已知电负性：，下列说法正确的是 A．步骤①的反应为2C+SiO22CO+Si，说明碳的非金属性比硅强 B．整个过程中只有可以循环利用 C．步骤③中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 D．与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 考点二 碳及其重要化合物 知●识●解●构 知识点1 碳单质的结构与性质 1．存在形式 自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有 、足球烯(C60)，它们互为 。 2．金刚石、石墨、足球烯(C60)比较 金刚石 石墨 C60 空间结构 碳原子的排列方式 空间网状结构 层状结构，每层为 形的平面网状结构 “足球”形分子，由 个正五边形和 个正六边形排列而成 物理性质 熔点 ，硬度 ， 电 熔点 ，硬度 、电的 不导电 用途 制造切割刀具 制造电极、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存 得分速记 ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。 ②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。 3．主要化学性质——还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 与氧化铜反应化学方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 与二氧化硅反应化学方程式： 与水反应化学方程式： (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 与浓硫酸反应化学方程式： 与浓硝酸反应化学方程式： 知识点2 碳的重要化合物 1．碳的氧化物(CO、CO2)的比较 CO CO2 物理性质 色 味气体，密度比空气小， 溶于水 色 味气体，密度比空气大， 于水(溶解度小) 毒性 毒(易结合血红蛋白) 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 — CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 (澄清石灰水) — (检验CO2) 相互转化 用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 2．CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构， 单个分子 单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用 塞) CO2(少量)： CO2(少量)： 与盐反应 与Na2CO3反应： 与Na2SiO3反应（CO2少量和过量）： 与碱性氧化物反应 与CaO反应： 与Na2O反应： 氧化性 与C： 与C：CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 3．H2CO3与H2SiO3性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3 H2SiO3 水溶性 于水 于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 4．碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度 其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度 其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3 热稳定性 正盐 酸式盐 碳酸 溶液pH 同浓度：正盐 酸式盐 相互转化 考●向●破●译 考向1 考查碳及其化合物的性质 例1（25-26高三上·江苏泰州中学·月考）部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．固态p 可做制冷剂用于人工降雨 B．p转化为r可通过化合反应来实现 C．m转化为n或o的反应均释放能量 D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力 【变式1·变考法】（25-26高三上·江苏徐州·期中）下列物质结构与性质或性质与用途具有对应关系的是 A．易形成分子间氢键，故的稳定性大于 B．石墨呈层状结构，层内以共价键结合，石墨可用作导电材料 C．铁比铜金属性强，可用溶液制作印刷电路板 D．聚乳酸具有生物相容性和可降解性，可用作手术缝合线 【变式2·变载体】如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是 A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 【变式1·变题型】 (2026·江苏省常熟市常熟中学适应性考试) 40℃时，在氨－水体系中不断通入CO2，各种离子的变化趋势如下图所示。下列说法不正确的是 A. 在pH＝9.0时，c(NH)＞c(HCO)＞c(NH2COOˉ)＞c(CO) B. 不同pH的溶液中存在关系：c(NH)＋c(H+)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(NH2COOˉ)＋c(OHˉ) C. 随着CO2的通入，不断增大 D. 在溶液中pH不断降低的过程中，有含NH2COOˉ的中间产物生成 考向2 考查碳重要化合物实验探究 例2（2025·江苏常州中学·月考）下列装置或操作能达到实验目的的是 A. 图①：除去铁屑表面的油污 B. 图②：探究与的反应是否可逆 C. 图③：比较与固体的热稳定性 D. 图④：探究压强对化学平衡的影响 【变式1·变载体】（2025·山西晋中·二模）实验室制取的装置如图所示（制备时先通入调节溶液），下列说法错误的是 A．试剂a是饱和NaHCO3溶液 B．装置C可以换成敞口容器 C．调节pH的目的是防止生成铁的氢氧化物 D．FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标准溶液滴定 【变式2·变题型】某混合气体可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成，为确定其组成，在老师的指导下，化学实验小组的同学对该混合气体的组成进行了如图的探究实验： 【查阅资料】　脱氧剂(还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气)。 【实验设计】　用如图所示的装置进行实验(已略去夹持装置)。 【实验步骤】　①检查装置气密性；②先通入一定量的氮气之后；③再通入该混合气体，点燃酒精灯。 【实验现象】　步骤③实验过程中，A装置中无明显现象，B和F装置均出现白色沉淀，E装置中黑色粉末变成了红色。 （1）【实验结论】　该混合气体由________组成。 【实验反思】 （2）B、C装置的作用分别是______、__________。 （3）步骤②先通入一定量氮气的目的是______________________________。 （4）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为_______________________________。 （5）F中需要处理的尾气主要成分是________，具体处理方法可以是____________。 【变式3·变思维】（2025·江苏省南通市海门中学上学期二调）通过各种途径将CO2转化为尿素[CO(NH2)2]是当前研究的重点课题 （1）以NH3、CO2为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如图所示。 ①NH2COO－中σ键和π键个数之比为___________。 ②下列措施中可以增大尿素的平衡产率的是___________。 A．移走部分尿素 B．增大体系压强 C．降低反应温度 D．选择合适的催化剂 （2）电催化同步还原CO2和NO3－制备尿素，电解装置如图所示，电解过程中持续向溶液中匀速通入CO2，用尿素酶法可以测定是否有尿素生成。 ①电解过程中生成尿素的电极反应式是_______________________________。 ②阴极区用KHCO3与KNO3的混合溶液代替KNO3溶液，起始CO、CO(NH2)2的产率有了一定提升，其原因是___________________________________________________。 ③电催化制备尿素可能的机理如下图所示，请设计实验方案确定“途径2”是否存在：__________________________________________________________________________________________。 ④电解过程中测得阴极各物质的物质的量分别为n(CO)＝0.1 mol，n(NH)＝0.1 mol，n[CO(NH2)2]＝0.1 mol，理论上阳极生成氧气的物质的量为___________mol。 考点三 无机非金属材料 知●识●解●构 知识点1 传统硅酸盐材料 1．无机非金属材料 （1）元素组成：无机非金属材料一般含有 元素。 （2）特点：具有 、 、硬度高等特点，以及特殊的 、电学等性能。 （3）物质组成：传统的无机非金属材料多为 材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥。 2．硅酸盐 （1）概念：由硅、氧和 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 ，多数 于水。 （3）硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了 ，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 的形式表示它们的组成。 得分速记 硅酸盐用氧化物表示顺序是：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（Na2O·SiO2） 高岭石：Al2Si2O5(OH)4 （Al2O3·2SiO2·2H2O） 镁橄榄石：Mg2SiO4（2MgO·SiO2） 正长石：KAlSi3O8（K2O·Al2O3·6SiO2） 钾云母(KH2Al3Si3O12) （K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O）。 3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3 （1）俗名： ，水溶液俗称 （2）物理性质：白色固体，可溶于水 （3）化学性质 ①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) ②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 （4）用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火 材料；④防腐剂 4．传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷比较 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 和粘土 、 、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、 —— 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．新型无机非金属材料 类别 主要特性 典型示例 主要用途 半导体材料 通信容量 、抗干扰性能 芯片、光导纤维、硅太阳能电池 计算机、家用电器、光伏电站、通信设备等 电学材料 高强度、优良的 性能 富勒烯、碳纳米管、石墨烯 复合材料、电池、传感器、光电器件、超级电容器等 新 型 陶 瓷 高温结 构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐 碳化硅、氮化硅陶瓷 用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 超导陶瓷 具有 性 Y－Ba－Cu－O系超导陶瓷 用于电力、交通、医疗等领域 透明陶瓷 具有 特性、耐高温、绝缘性好 氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷 用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等 压电陶瓷 能实现 能与 的相互转化 钛酸盐和锆酸盐等 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨、人造关节等 2．纳米材料 （1）概念：碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括 、 、石墨烯等。 （2）三种碳纳米材料比较： 材料 结构及性能 主要用途 富勒烯 由 构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 可看成由 片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当的强度和优良的电学性能 可用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个 直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率 、热导率 ，具有很高的强度 在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面广泛应用 3．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要 特性 ①抗腐蚀、耐高温； ②质脆、经不起 冲击 ①高强度、硬度，耐高温； ②具有 特性； ③具有 特性； ④具有生物功能 得分速记 常见几种新型无机非金属材料 材料类别 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等 半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉 考●向●破●译 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 例1（2026·江苏盐城中学·月考）中华文化源远流长、博大精深。下列文物主要是由硅酸盐类材料构成的是 文物 河北省博物馆中的长信宫灯 西周玉鹿 明代象牙雕寿星 战国青瓷罐 选项 A B C D 解题妙招 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 （1）材料识别： 根据题干关键词判断材料类别（如"黏土烧制"→陶瓷） （2）性质推导： ①硅酸盐结构→高熔点、耐腐蚀；②玻璃非晶态→各向同性 （3）工艺联系： ①陶瓷：黏土成型→高温烧结；②玻璃：原料熔融→快速冷却 （4）应用匹配： ①耐高温需求→选择耐火材料；②透光需求→选择玻璃制品 【变式1·变考法】（2025·江苏省各地模拟组合题）下列说法正确的是 A．C60熔点低，可用作超导体 B．中国天眼(FAST)使用的SiC是新型无机非金属材料 C．光化学烟雾、温室效应的形成都与CO2有关 D．氢氟酸具有弱酸性，可用于雕刻玻璃 【变式2·变载体】（2025·江苏·模拟预测）中华文化源远流长、博大精深，云南省馆藏文物是中华文化的重要代表。下列文物主要是由硅酸盐材料制成的是 文物 战国牛虎铜案 溪山行旅图 西汉滇王编钟 新石器时代鸡形陶壶 选项 A B C D 【变式3·变思维】(25-26高三下·江苏苏锡常镇四·调研)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，在碳素钢中加入和可制成不锈钢。铝合金也是用途广泛的合金之一、陶瓷、玻璃和水泥是传统无机非金属材料。新型无机非金属材料突破了硅酸盐体系，如一些含硅元素材料(和等)是现代信息技术的基础材料；碳纳米材料(富勒烯、碳纳米管、石墨烯等)在多个领域有广阔的应用前景。当今塑料、合成纤维和合成橡胶等有机高分子材料的使用极为广泛。下列物质结构与性质或物质性质与用途不具有对应关系的是 A．与生铁相比，纯铁中原子排列更整齐，熔点更高 B．晶体熔点高硬度大，可用于生产光导纤维 C．普通玻璃为非晶体，不能自发呈现多面体外形 D．硫化橡胶既有弹性又有强度，可用于制造轮胎 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 例2 (2026·江苏省金陵中学、南京外国语学校、海安高级中学联考)我们的生活离不开化学知识或化学产品。下列有关叙述正确的是 A. 宇树机器人的触觉传感器材料压电陶瓷属于新型无机非金属材料 B. 福建舰航母甲板使用的特种高强度航母钢，其硬度、熔点均高于纯铁 C. 中国“人造太阳”创造“亿度千秒”世界纪录，其中发生的可控核聚变属于化学变化 D. “天宫二号”空间站使用了石墨烯存储器，石墨烯是石墨的同系物 解题妙招 深度理解无机非金属材料 （1）材料类别： 除玻璃、陶瓷、水泥等传统硅酸盐材料外，其它非金属材料多为新型无机非金属材料； （2）陶瓷材料： 新型陶瓷不同于传统陶瓷，高温结构陶瓷、压电陶瓷、超导陶瓷、透明陶瓷等均属于新型陶瓷； （3）制备原料： 陶瓷以黏土为主要原料，玻璃以石灰石、纯碱和石英砂为主要原料，水泥以石灰石和黏土为主要原料； （4）纳米材料： 碳纳米材料不是胶体，但纳米材料分散到合适的分散剂中课形成胶体。 【变式1·变载体】（25-26高一下·江苏南京·期末）2026年央视春晚以“科技赋能”为亮点，呈现了《武BOT》《智造未来》等融合机器人与人工智能的精彩节目，彰显了我国新质生产力的蓬勃发展。下列说法不正确的是 A．表演武术的机器人机身采用高强度铝合金，属于金属材料，其硬度大于纯铝 B．触觉传感器材料压电陶瓷属于新型无机非金属材料 C．晚会舞台的AR/XR视觉效果，其核心技术芯片的主要成分为二氧化硅 D．为机器人提供续航的是锂电池，Li位于第IA族，为碱金属元素 【变式2·变考法】(25-26高三上·江苏基地学校·大联考)第Ⅳ A族元素及其化合物应用广泛。甲烷是常见燃料，25℃、101 kPa时，甲烷的燃烧热；金刚石、C60、碳纳米管和石墨是碳元素的常见单质；二氧化硅又称硅石，与氢氧化钠反应可生成硅酸钠，硅酸钠的水溶液俗称水玻璃；铅和二氧化铅是铅蓄电池的电极材料。下列说法错误的是 A．硅胶颗粒可用作催化剂载体、食品包装袋的干燥剂 B．水玻璃是一种电解质，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂 C．碳纳米管的比表面积大，有优良的电学性能，故可用于生产电池和传感器 D．干冰中分子的堆积比冰的紧密，因此干冰的密度比冰的大 【变式3·变题型】（25-26高三上·江苏扬州·开学考试）纳米铜用途广泛，以黄铜矿(主要成分为，含有杂质)为原料制备纳米铜的过程如下： 已知：铁氰化钾()溶液能与形成蓝色沉淀。 （1）①浸泡时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高浸出率的方法还有___________________。 ②写出“浸泡”时发生反应的离子方程式_____________________________。 （2）判断“氧化”反应已完成的实验操作及现象为_____________________________。 （3）“除铁”步骤，除用氨水调节pH外，还可用的氧化物为________(填化学式)。 （4）制备纳米铜。调节溶液的，加入溶液，75℃水浴加热，充分反应得到纳米铜。 ①获得纳米铜时，被氧化成，反应的离子方程式为_____________________________。 ②还原过程中可能生成难溶的CuCl(白色)和(红色)，为判断纳米铜样品中是否含有上述两种杂质，补充完整实验方案：将制得的样品先后用蒸馏水、无水乙醇洗涤干净。取少量样品，_________________________。(已知：；必须使用的试剂和设备：溶液、溶液、溶液，通风设备) 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·江苏·高考真题）与通过电催化反应生成，可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成 B．过程Ⅱ中发生了氧化反应 C．电催化与生成的反应方程式： D．常温常压、无催化剂条件下，与反应可生产 2．（2025·江苏·高考真题）甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应： 反应Ⅰ   反应Ⅱ   反应Ⅲ   条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的 物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是 A．时，的平衡转化率为20% B．反应达平衡状态时， C．其他条件不变，在范围，平衡时的物质的量随温度升高而增大 D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时的物质的量 (2024·江苏·高考真题）催化剂能改变化学反应速率而不改变反应的焓变，常见催化剂有金属及其氧化物、酸和碱等。催化反应广泛存在，如豆科植物固氮、石墨制金刚石、和制(二甲醚)、催化氧化等。催化剂有选择性，如与反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用催化生成。催化作用能消除污染和影响环境，如汽车尾气处理、废水中电催化生成、氯自由基催化分解形成臭氧空洞。我国在石油催化领域领先世界，高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展方向。完成下列小题。 3. 下列化学反应表示正确的是 A. 汽车尾气处理： B. 电催化为的阳极反应： C. 硝酸工业中的氧化反应： D. 和催化制二甲醚： 4.下列有关反应描述正确的是 A. 催化氧化为，断裂键 B. 氟氯烃破坏臭氧层，氟氯烃产生的氯自由基改变分解的历程 C. 丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂键和键 D. 石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由转变为 5．(2026·河北·高考真题)河北省古建筑数量大，历史跨度长，种类齐全，在我国建筑史上占有非常重要的地位。下列古建筑组件主要成分属于有机物的是 A．基石 B．斗拱 C．青瓦 D．琉璃 6．(2026·甘肃·高考真题)下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是 A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏) B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏) C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏) D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏) 7. （2026·云南·高考真题）我国科学家合成了一种大环化合物甲，能与形成超分子乙，其变化过程如图。下列说法错误的是 A. 乙的晶体类型为共价晶体 B. 该过程体现了大环对的捕获与释放 C. 乙中的与大环之间存在分子间作用力 D. 调控pH可使甲和丙中的杂化方式发生可逆转变 8．（2025·江苏·高考真题）合成气(和)是重要的工业原料气。 （1）合成气制备甲醇：。的结构式为，估算该反应的需要 (填数字)种化学键的键能数据。 （2）合成气经“变换”“脱碳”获得纯。 ①合成气变换。向绝热反应器中通入和过量的：。催化作用受接触面积和温度等因素影响，的比热容较大。过量能有效防止催化剂活性下降，其原因有 。 ②脱碳在钢制吸收塔中进行，吸收液成分：质量分数30%的吸收剂、(正价有)缓蚀剂等。溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是 (填化学式)。减缓设备腐蚀的原理是 。 （3）研究与不同配比的铁铈载氧体[是活泼金属，正价有]反应，气体分步制备原理示意如图甲所示。相同条件下，先后以一定流速通入固定体积的，依次发生的主要反应： 步骤Ⅰ   步骤Ⅱ   ①步骤Ⅰ中，产物气体积分数、转化率、与x的关系如图乙所示。时，大于理论值2的可能原因有 ；时，通入标准状况下的至反应结束，的选择性，则生成标准状况下和的总体积为 。 ②时，新制载氧体、与反应后的载氧体的X射线衍射谱图如图丙所示(X射线衍射用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。步骤Ⅱ中，能与反应的物质有 (填化学式)。 ③结合图示综合分析，步骤Ⅰ中的作用、气体分步制备的价值： 。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 碳、硅及无机非金属材料 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 硅及其重要化合物 知识解构 知识点1 硅单质的性质、制法及用途 ∣ 知识点2 二氧化硅 硅酸及硅酸盐 考向破译 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 ∣ 考向2 考查高纯硅的制备 解题妙招1 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 解题妙招2 制备高纯硅过程中的三个易错点 考点二 碳及其重要化合物 知识解构 知识点1 碳单质的结构与性质 ∣ 知识点2 碳的重要化合物 考向破译 考向1 考查碳及其化合物的性质 ∣ 考向2 考查碳重要化合物实验探究 考点 三 无机非金属材料 知识解构 知识点1 传统硅酸盐材料 ∣ 知识点2 新型无机非金属材料 考向破译 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 ∣ 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 解题妙招1 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 解题妙招2 深度理解无机非金属材料 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 碳及其主要化合物的性质及应用 江苏卷T6（AD） 江苏卷T10（ACD） 江苏卷T13（BC） 江苏卷T17（1）（2）（3） 江苏卷T6（AD） 江苏卷T7（D） 江苏卷T17（1）（2）①（3） 硅及其主要化合物的性质及应用 江苏卷T16（1）① 新型无机非金属材料 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，近几年高考命题以选择题和非选择题呈现，且以选择题为主，考查碳、硅及其化合物的结构、性质及应用等知识，题目难度一般较小。主要集中在直接考查碳、硅及其氧化物的结构、性质，硅的工业制备、二氧化硅的结构和性质等；以传统文化、先进科学技术为素材考查无机非金属材料的组成、性质、应用等；以水煤气变换为载体，考查盖斯定律、化学平衡等化学反应原理的内容。 2．从命题思路上看，侧重从晶体结构、物质类型、化合价等方面多角度、多层次分析、认知碳、硅两种元素的单质及其重要化合物；以无机非金属材料为载体考查化学对社会发展的重大贡献；通过二氧化碳对环境的影响的考查，树立低碳绿色可持续发展意识。 3．预计2027年江苏高考二氧化碳、硅、二氧化硅的性质和用途仍是高考命题的热点，硅酸盐及材料可能会有所增加，可能会以新材料的制备为背景考查与之相关的化学基础知识为主。复习构成中应注意从物质所属类型、晶体结构、化合价等多角度、多层次分析碳、硅元素单质及其化合物；领会“碳中和”，强化将碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，加强理论与实际相结合、运用化学理论解决实际问题的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识。 ►复习目标： 1．了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 2．结合实例认识碳、硅及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。 3．通过从材料组成和性质的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，并能科学合理地使用。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 硅及其重要化合物 知●识●解●构 知识点1 硅单质的性质、制法及用途 存在 地壳含量 晶体类型 1 mol Si含有的Si—Si键 化合态 地壳中的含量仅次于氧，第2位 共价晶体 2 mol 物理性质 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 化学 性质 常温下反应 ①与氟气：Si＋2F2＝SiF4 ②与氢氟酸：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑ ③与强碱：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 加热或高温 ①与氧气：Si＋O2SiO2 ②与氯气：Si＋2Cl2 SiCl4 制备 （1）流程： （2）原理： ①粗硅：SiO2+2CSi（粗）+2CO↑ ②精硅：Si（粗）＋2Cl2SiCl4、SiCl4+2H2Si（纯）+4HCl或Si（粗）＋3HClSiHCl3＋H2、SiHCl3＋H2Si（纯）＋3HCl 用途 ①利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片； ②太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池； ③单质硅常用作半导体材料和合金材料 得分速记 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： ④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↑。 ⑤Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ⑥非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si例外，化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 知识点2 二氧化硅 硅酸及硅酸盐 1．二氧化硅（SiO2） （1）存在：SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙、的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。 （2）物理性质：硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水。 （3）结构： 晶体类型 每个氧结合硅个数 最小环上 1 mol SiO2含有 模型 共价晶体 4个 有6个Si、6个O 4 mol Si—O键 （4）化学性质： ①酸性氧化物：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水。 SiO2与NaOH溶液反应化学方程式：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 ②SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③)SiO2与氢氟酸(HF)反应化学方程式：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃) （5）用途：光导纤维、光学仪器、电子部件、沙子作建筑材料等。 得分速记 ①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) 。 ②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶。 ③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体。 2．硅酸(H2SiO3) （1）硅酸的性质及用途 物理性质 硅酸是白色胶状沉淀 化学性质 ①弱酸性：唯一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（化学方程式）：H2SiO3SiO2＋H2O ③与碱溶液反应化学方程式：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O 用途 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。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，也可以用作催化剂的载体 （2）硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸 实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象 实验操作 实验现象 溶液变为红色 溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl 得分速记 （1）含硅化合物的特殊性： ①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。 ②无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 ③因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，但在高温下能发生SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑。 （2）不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。 （3）熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。 3．硅酸盐 （1）硅酸盐是由硅、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）硅酸钠：硅酸钠溶液俗称水玻璃，溶液呈碱性，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。 （3）硅酸盐写成氧化物形式的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示为CaO·3MgO·4SiO2。 考●向●破●译 考向1 考查硅及其化合物的性质及应用 例1 （2025·江苏省各地试题组合）判断下列说法中，正确的是 ①光导纤维属于有机高分子化合物 ②光导纤维的主要原料是二氧化硅 ③将稀盐酸滴入硅酸钠溶液中，振荡，观察现象；非金属性：Cl＞Si ④SiO2(s)H2SiO3(s)Na2SiO3(aq) ⑤H2SiO3SiO2SiCl4 ⑥CaCl2CaSiO3CaCO3 A. ① B. ② C. ① ③ ⑤ D. ② ④ ⑥ 【答案】B 【解析】①光导纤维成分是SiO2，不属于有机高分子化合物，错误；②光导纤维的主要原料是二氧化硅，是因为其具有良好的光学性能，正确；③将稀盐酸滴入硅酸钠溶液中，生成白色胶状物H2SiO3，说明盐酸的酸性大于硅酸的酸性，但由于HCl不是Cl元素的最高价含氧酸，所以不能说明Cl的非金属性强于Si，错误；④二氧化硅与水不反应，不能生成硅酸，不符合题意，错误；⑤H2SiO3加热分解生成SiO2正确，方程式为：H2SiO3H2O＋SiO2，但二氧化硅不能与盐酸反应生成SiCl4（SiO2仅与氢氟酸反应），因此第二步不成立，错误；⑥CaCl2与CO2不能反应，错误。 解题妙招 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 （1）‌结构决定性质： ①硅：金刚石结构→高熔点、半导体性； ② SiO2：四面体网状结构→高硬度、化学惰性。 （2）‌性质推导应用：‌①硅的半导体性：芯片、太阳能电池;②SiO2的光学透明性：光纤、光学仪器 （3）与硅有关的‌工艺联系:①工业制硅：SiO2+ 2C Si(粗) + 2CO↑;②玻璃制备： Na2CO3+ SiO2Na2SiO3+ CO2↑ （4）‌实验探究：①硅酸制备：Na2SiO3+ 2HCl=H2SiO3↓+2NaCl；②HF刻蚀玻璃实验 【变式1·变考法】(2026·江苏省南京市中华中学适应性考试)南京镇江协同立法保护南朝陵墓，陶制文物的主要成分为硅酸盐，下列表述错误的是 A. 中原子与键个数比为 B. 是p区元素 C. 的电子式为： D. 的球棍模型为： 【答案】D 【解析】A．SiO2晶体中每个Si原子与周围4个O原子形成4个Si-O键，故硅原子与硅氧键个数比为1:4，A正确；B．Si的最后一个电子排布在p能级，因此属于p区元素，B正确；C．SiCl4是共价化合物，含有极性共价键，电子式书写合理，C正确；D．球棍模型是用能体现微粒半径大小的球和代表化学键的小棍子组成相应物质空间结构的模型，SiO2中硅原子和氧原子以共价键连接形成三维立体网状结构，其球棍模型片段应如图，D错误；故答案选D。 【变式2·变载体】（2025·江苏省苏州市下学期摸底调研）在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的。如：Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，Be(OH)2溶于强碱形成[Be(OH)4]2-；BeO和Al2O3都具有难溶于水、高熔点等性质。BeCl2和AlCl3在气态时通常以二聚体的形式存在。B和Si均能溶于NaOH溶液生成盐和H2。工业上用焦炭和SiO2在高温下反应制粗硅。硼酸(H3BO3)和硅酸都是弱酸，硼酸晶体有类似于石墨的片层状结构，常用作润滑剂。下列化学反应表示不正确的是 A．焦炭与石英砂反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑ B．盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O C．氯化铍溶液中滴加过量NaOH溶液：Be2＋＋2OH－＝Be(OH)2↓ D．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋2H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 【答案】C 【解析】A项，焦炭与石英砂制备粗硅反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑，正确；B项，盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞因为二氧化硅和碱反应：SiO2＋2OH－＝SiO32－＋H2O；正确；C项，氯化铍溶液中滴加过量NaOH溶液，Be(OH)2会在强碱中溶解生成[Be(OH)4]2－，所以正确的为：Be2＋＋4OH－＝[Be(OH)4]2－，错误；D项，硅与氢氧化钠溶液反应为Si＋2NaOH＋2H2O＝Na2SiO3＋2H2↑，正确。 【变式3·变思维】（2024·江苏省镇江模拟）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决定硅胶是否失效，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，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力 【答案】B 【解析】A项，由题中信息可知，硅胶吸水后，会变成CoCl2·6H2O(粉红色)，故变成粉红色后说明硅胶失效了，正确；B项，二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，错误；C项，加热的温度过高时硅胶分解，从而失去吸水能力，正确；D项，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，水分子与硅羟基形成了过多氢键从而使硅胶失去吸附力，正确。 考向2 考查高纯硅的制备 例2（2025·江苏南通市开学考）F、Cl元素的单质及其化合物应用广泛。石墨与F2在450℃反应，石墨层间插入F得到层状化合物(CF)x，该物质仍具有润滑性，其单层局部结构如图所示；ClO2具有强氧化性，易溶于水，是一种高效安全消毒剂，可用甲醇在酸性条件下与NaClO3反应制得；可用于制备高纯硅，主要过程如下：粗硅SiHCl3高纯硅下列说法不正确的是 A．粗硅制备高纯硅的两步反应中硅元素均被氧化 B．制备粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋2CO↑ C．1 mol Si含Si-Si键的数目约为2×6.02×1023 D．制备高纯硅的原料气和H2应充分去除O2 【答案】A 【解析】A项，粗硅制备高纯硅的两步反应中，第一步Si→SiCl4，硅元素被氧化，第二步SiCl4→Si，硅元素被还原，错误；B项，制备粗硅的化学方程式为SiO2＋CSi＋2CO↑，正确；C项，1 mol Si含Si-Si键的数目约为2×6.02×1023，正确；D项，制备高纯硅的原料气HCl和H2应充分去除O2，防止硅被氧化，正确。 解题妙招 制备高纯硅过程中的3个易错点 【变式1·变载体】(2026·辽宁沈阳高三期中)物质的制备与转化具有重要的应用，在给定条件下，下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是( ) A．工业制取高纯硅： B．工业制硝酸： C．工业制硫酸：黄铁矿的浓硫酸吸收 D．实验室制二氧化硫并检验：浓 【答案】A 【解析】A项，工业制高纯硅的流程正确：SiO2与焦炭高温生成粗硅，粗硅与HCl生成SiHCl3，再与H2还原得纯硅，各步骤均符合实际，A正确；B项，NH3催化氧化生成NO正确，但NO与NaOH不反应，B错误；C项，黄铁矿燃烧应生成SO2而非S，且硫和氧气反应生成二氧化硫，C错误；D项，浓H2SO4与Na2SO3反应生成SO2，但SO2与BaCl2溶液不反应，D错误；故选A。 【变式2·变题型】（2025·江苏省南前黄中学攀行动二）实验室可用SiC与Cl2反应(SiC＋2Cl2SiCl4＋C)制取少量SiCl4(沸点为57.6℃，易水解)。下列实验原理和装置不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙得到纯净干燥的Cl2 C．用装置丙制取四氯化硅 D．用装置丁收集四氯化硅并吸收尾气 【答案】B 【解析】A项，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯化锰、氯气、水，用装置甲制取氯气，不符合题意；B项，制取纯净干燥的Cl2，应该先除杂后干燥，符合题意；C项，SiC＋2Cl2SiCl4＋C，用装置丙制取四氯化硅，不符合题意；D项，SiCl4沸点为57.6℃，用冰水收集SiCl4，为防止SiCl4水解，用碱石灰吸收尾气，符合题意。 【变式3·变考法】（2025·全国·模拟预测）“从沙滩到用户”是指半导体工业中，从沙子中(主要成分是)提取粗硅，加工成高纯硅，最终制成电子产品的过程，具体原理如下。已知电负性：，下列说法正确的是 A．步骤①的反应为2C+SiO22CO+Si，说明碳的非金属性比硅强 B．整个过程中只有可以循环利用 C．步骤③中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 D．与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 【答案】D 【解析】石英砂主要成分为SiO2，与C在高温下反应生成粗Si，2C+SiO2Si+2CO↑，粗Si与HCl在 ( 1000℃ )300℃反应生成粗SiHCl3，粗SiHCl3中含有少量的SiCl4，根据二者沸点的不同，可以采取蒸馏的方法分离，纯SiHCl3在1100℃的条件下与H2反应生成纯Si，SiHCl3+H2 Si+3HCl。A．由反应2C+SiO2Si+2CO↑可知，碳作还原剂，表现还原性，不是非金属性，A错误；B．步骤②中反应为，步骤③中反应为，故H2和HCl均可循环利用，B错误；C．步骤③中反应为，中H元素化合价由-1价上升至+1价，转化为HCl，Si元素化由+4价下降至0价，转化为Si，SiHCl3既作氧化剂又作还原剂，H2中H元素化合价由0价上升至+1价，氢气作还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2，C错误；D．SiHCl3的H元素显-1价，溶于水产生H2，三个Si—Cl键水解生成HCl和H2SiO3，与NaOH中和生成NaCl和Na2SiO3两种盐，反应的离子方程式为，D正确；故选D。 考点二 碳及其重要化合物 知●识●解●构 知识点1 碳单质的结构与性质 1．存在形式 自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为同素异形体。 2．金刚石、石墨、足球烯(C60)比较 金刚石 石墨 C60 空间结构 碳原子的排列方式 正四面体空间网状结构 层状结构，每层为正六边形的平面网状结构 “足球”形分子，由12个正五边形和20个正六边形排列而成 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小、电的良导体 不导电 用途 制造切割刀具 制造电极、铅笔芯 新型高效的催化剂，气体的贮存 得分速记 ①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似。 ②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应。 3．主要化学性质——还原性 可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 与氧化物反应 与氧化铜反应化学方程式：C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 与二氧化硅反应化学方程式：2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与水反应化学方程式：C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与强氧化性酸反应 与浓硫酸反应化学方程式：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 与浓硝酸反应化学方程式：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 知识点2 碳的重要化合物 1．碳的氧化物(CO、CO2)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 — CO2＋H2OH2CO3 与碱反应 (澄清石灰水) — Ca(OH)2＋CO2==CaCO3↓＋H2O(检验CO2) 相互转化 用途 用作燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等 2．CO2和SiO2的比较 物质 比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2OH2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)：CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O CO2(少量)：CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3 与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应（CO2少量和过量）： Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应： SiO2＋CaOCaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3 氧化性 与C：2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与C：CO2＋C2CO 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 3．H2CO3与H2SiO3性质的比较 物质 比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2OH2CO3 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 4．碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(CO) 酸式盐(HCO) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 溶解度 一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3 热稳定性 正盐>酸式盐>碳酸 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 考●向●破●译 考向1 考查碳及其化合物的性质 例1（25-26高三上·江苏泰州中学·月考）部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．固态p 可做制冷剂用于人工降雨 B．p转化为r可通过化合反应来实现 C．m转化为n或o的反应均释放能量 D．n的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力 【答案】C 【解析】依据价类二维图可知：m为甲烷、n为碳单质、o为CO、p为CO2、r为碳酸盐。A项，p为二氧化碳，可做制冷剂用于人工降雨，A项正确；B项，二氧化碳与氧化钙反应生成盐碳酸钙，是化合反应实现，B项正确；C项，甲烷转化为二氧化碳是放热反应，C项错误；D项，碳有多种同素异形体，如金刚石、石墨等，石墨既存在共价键也存在范德华力，D项正确；故选C。 【变式1·变考法】（25-26高三上·江苏徐州·期中）下列物质结构与性质或性质与用途具有对应关系的是 A．易形成分子间氢键，故的稳定性大于 B．石墨呈层状结构，层内以共价键结合，石墨可用作导电材料 C．铁比铜金属性强，可用溶液制作印刷电路板 D．聚乳酸具有生物相容性和可降解性，可用作手术缝合线 【答案】D 【解析】A．NH3的稳定性高于PH3是由于N的电负性比P更大，N-H键键能比P-H键键能大，而非因为氢键；氢键影响物理性质如沸点等，A错误；B．石墨呈层状结构，石墨导电性源于层内离域电子的自由移动，而非共价键本身，层内共价键描述正确但导电原因错误，B错误；C．FeCl3用于腐蚀铜是因Fe3+的氧化性强于Cu2+，与金属活动性顺序无直接因果关系，C错误；D．聚乳酸的结构简式：，因含酯基结构可水解降解，且生物相容性好，结构与用途对应正确，D正确；故选D。 【变式2·变载体】如图是某元素常见物质的“价一类”二维图，f为钠盐。下列说法不正确的是 A．物质a既可被氧化，也可被还原 B．可存在a→b→d→e→f的转化关系 C．可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c D．向足量f溶液中加入少量稀盐酸，一定没有CO2产生 【答案】D 【解析】结合图示可知，a为CH4、b为C、c为CO、d为CO2、e为H2CO3，f为CO32-或HCO3-。A项，a为CH4，碳元素化合价可升高，氢元素化合价可降低，物质a既可被氧化，也可被还原，故A正确；B项，可存在a→b→d→e→f的转化关系：甲烷高温分解生成碳，碳燃烧生成二氧化碳，二氧化碳溶于水生成碳酸，与适量的碱生成盐，故B正确；C项，CO能被灼热的氧化铜氧化生成二氧化碳，可通过灼热的氧化铜除去d中混有的少量c，故C正确；D项， f可能为正盐或酸式盐，向足量f溶液中加入少量稀盐酸，正盐转化成酸式盐，可能没有CO2产生，酸式盐和盐酸，一定有二氧化碳产生，故D错误；故选D。 【变式1·变题型】 (2026·江苏省常熟市常熟中学适应性考试) 40℃时，在氨－水体系中不断通入CO2，各种离子的变化趋势如下图所示。下列说法不正确的是 A. 在pH＝9.0时，c(NH)＞c(HCO)＞c(NH2COOˉ)＞c(CO) B. 不同pH的溶液中存在关系：c(NH)＋c(H+)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(NH2COOˉ)＋c(OHˉ) C. 随着CO2的通入，不断增大 D. 在溶液中pH不断降低的过程中，有含NH2COOˉ的中间产物生成 【答案】C 【解析】A．pH=9时，图象中各种离子浓度的大小关系：c(NH4+)＞c(HCO3-)＞c(NH2COO-)＞c(CO32-)，故A正确；B．溶液中存在电荷守恒，即正电荷的总浓度等于负电荷的总浓度，则不同pH的溶液中存在电荷守恒关系为：c(NH4+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(NH2COO-)+c(OH-)，故B正确；C．已知Kb=，温度一定时，Kb为常数，不随浓度的变化而变化，随着CO2的通入，c(NH4+)逐渐增大，则不断减小，故C错误；D．由图象可知开始没有NH2COO-，后来也不存在NH2COO-，所以NH2COO-为中间产物，即在溶液pH不断降低的过程中，有含NH2COO-的中间产物生成，故D正确;故选C。 考向2 考查碳重要化合物实验探究 例2（2025·江苏常州中学·月考）下列装置或操作能达到实验目的的是 A. 图①：除去铁屑表面的油污 B. 图②：探究与的反应是否可逆 C. 图③：比较与固体的热稳定性 D. 图④：探究压强对化学平衡的影响 【答案】A 【解析】A．Na2CO3是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，升高温度，Na2CO3水解程度增大，溶液的碱性增强，废铁屑表面的油污与碱性物质反应生成可溶性物质，因此热纯碱溶液可除去废铁屑表面的油污，A正确；B．氯化铁溶液与少量碘化钾溶液反应生成能使淀粉溶液变蓝色的单质碘，由于没有证明少量的碘化钾是否剩余，因此题给装置无法证明反应是否可逆，B错误；C．碳酸氢钠不稳定，加热易分解，分解产生碳酸钠、水和二氧化碳；碳酸钠稳定，加热不分解，小试管中温度低于大试管，应将碳酸氢钠置于小试管中，碳酸钠置于大试管中，盛装碳酸氢钠的小试管中的气体能使澄清的石灰水变浑浊，盛装碳酸钠的大试管中产生的气体不能使澄清的石灰水变浑浊，从而比较NaHCO3、Na2CO3固体的热稳定性，C错误；D．2HI(g)H2(g)+I2(g)为气体体积不变的反应，改变压强颜色改变，并不是平衡移动引起，D错误；选A。 【变式1·变载体】（2025·山西晋中·二模）实验室制取的装置如图所示（制备时先通入调节溶液），下列说法错误的是 A．试剂a是饱和NaHCO3溶液 B．装置C可以换成敞口容器 C．调节pH的目的是防止生成铁的氢氧化物 D．FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标准溶液滴定 【答案】B 【解析】碳酸钙固体与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳通过饱和NaHCO3溶液除去杂质氯化氢气体，在二氧化碳存在的条件下硫酸亚铁和碳酸钠反应生成碳酸亚铁。A．试剂a的作用是除二氧化碳中的氯化氢，a是饱和NaHCO3溶液，故A正确；B．Fe2+易被氧化，所以装置C不能换成敞口容器，故B错误；C．碳酸钠溶液的碱性较强，调节pH的目的是降低氢氧根离子浓度，防止生成铁的氢氧化物，故C正确；D．FeSO4能还原酸性高锰酸钾，即两者发生氧化还原反应：5Fe2+～MnO，所以FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标准溶液滴定，故D正确；选B。 【变式2·变题型】某混合气体可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成，为确定其组成，在老师的指导下，化学实验小组的同学对该混合气体的组成进行了如图的探究实验： 【查阅资料】　脱氧剂(还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气)。 【实验设计】　用如图所示的装置进行实验(已略去夹持装置)。 【实验步骤】　①检查装置气密性；②先通入一定量的氮气之后；③再通入该混合气体，点燃酒精灯。 【实验现象】　步骤③实验过程中，A装置中无明显现象，B和F装置均出现白色沉淀，E装置中黑色粉末变成了红色。 （1）【实验结论】　该混合气体由________组成。 【实验反思】 （2）B、C装置的作用分别是______、__________。 （3）步骤②先通入一定量氮气的目的是______________________________。 （4）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为_______________________________。 （5）F中需要处理的尾气主要成分是________，具体处理方法可以是____________。 【答案】（1）一氧化碳和二氧化碳 （2）检验二氧化碳气体　除去二氧化碳气体 （3）排尽装置中原有的空气 （4）CO＋CuOCu＋CO2 （5）一氧化碳　点燃或收集 【解析】根据资料，脱氧剂(还原铁粉)能够吸收氧气和水蒸气，如果该气体中含有氧气，氧气和还原铁粉会反应生成红棕色的氧化铁，而步骤③实验中A装置无明显现象，说明该气体中不含氧气；因为二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以步骤③中B装置出现白色沉淀，说明该气体中含有二氧化碳；气体经过C装置，二氧化碳被除去，再经过浓硫酸干燥，气体进入E装置，实验过程中F装置内的澄清石灰水中出现白色沉淀，E装置中出现黑色的氧化铜变成光亮的红色物质，说明反应中生成了二氧化碳和铜，因为一氧化碳和氧化铜在加热条件下能反应生成铜和二氧化碳，所以该气体中还含有一氧化碳。故该气体由一氧化碳和二氧化碳(CO和CO2)组成。 （1）由分析知该气体由一氧化碳和二氧化碳(CO和CO2)组成。 （2）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊， B装置作用为检验二氧化碳气体；氢氧化钠和二氧化碳反应，且氢氧化钠溶液浓度较大，能除去气体中的二氧化碳，故C装置的作用是除去CO2气体。 （3）因为装置内含有空气，空气中含有氧气和二氧化碳等气体，如果不除去空气，会影响氧气和二氧化碳的检验，所以步骤②通入一定量氮气的目的是排尽装置中原有的空气。 （4）E装置中，一氧化碳和氧化铜粉末在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：CO＋CuOCu＋CO2。(5)一氧化碳有毒，会污染空气，一氧化碳具有可燃性可以点燃或收集处理。 【变式3·变思维】（2025·江苏省南通市海门中学上学期二调）通过各种途径将CO2转化为尿素[CO(NH2)2]是当前研究的重点课题 （1）以NH3、CO2为原料生产尿素的反应历程与能量变化示意图如图所示。 ①NH2COO－中σ键和π键个数之比为___________。 ②下列措施中可以增大尿素的平衡产率的是___________。 A．移走部分尿素 B．增大体系压强 C．降低反应温度 D．选择合适的催化剂 （2）电催化同步还原CO2和NO3－制备尿素，电解装置如图所示，电解过程中持续向溶液中匀速通入CO2，用尿素酶法可以测定是否有尿素生成。 ①电解过程中生成尿素的电极反应式是_______________________________。 ②阴极区用KHCO3与KNO3的混合溶液代替KNO3溶液，起始CO、CO(NH2)2的产率有了一定提升，其原因是___________________________________________________。 ③电催化制备尿素可能的机理如下图所示，请设计实验方案确定“途径2”是否存在：__________________________________________________________________________________________。 ④电解过程中测得阴极各物质的物质的量分别为n(CO)＝0.1 mol，n(NH)＝0.1 mol，n[CO(NH2)2]＝0.1 mol，理论上阳极生成氧气的物质的量为___________mol。 【答案】（1）①5∶1 ②BC （2）①CO2＋2NO3－＋18H＋＋16e－＝CO(NH2)2＋7H2O ②H＋与KHCO3反应生成CO2，使得吸附在电极表面的CO2浓度增大 ③将电解装置原料改为直接通入CO和加入NH4Cl溶液，电解一段时间后，用尿素酶法测定是否有尿素生成，若有则“途径2”存在 ④0.65 【解析】（1）①NH2COO－的结构式为，其中单键是σ键，双键有1个σ键和1个π键，σ键和π键个数之比为5∶1；②根据图像可知，该反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ∆H＜0；A项，尿素为固体物质，移走部分尿素，平衡不移动，不可以增大尿素的平衡产率，错误；B项，增大体系压强，平衡正移，可以增大尿素的平衡产率，正确；C项，降低反应温度，平衡正移，可以增大尿素的平衡产率，正确；D项，选择合适的催化剂，平衡不移动，不可以增大尿素的平衡产率，错误；故答案为：5∶1；BC； （2）①根据电解装置图可看出，b电极为阴极，CO2和NO3－在电极发生反应转化为CO、CO(NH2)2、NH，其中生成CO(NH2)2的电极反应式为CO2＋2NO3－＋18H＋＋16e－＝CO(NH2)2＋7H2O ②H＋与KHCO3反应生成CO2，使得吸附在电极表面的CO2浓度增大；③“途径2”的中间产物为CO、NH，要确定该机理是否存在，则将电解装置原料改为直接通入CO和加入NH4Cl溶液，电解一段时间后，用尿素酶法测定是否有尿素生成，若有则“途径2”存在；④阴极生成n(CO)＝0.1 mol，n(NH)＝0.1 mol，n[CO(NH2)2]＝0.1 mol，则转移电子物质的量为n(e－)＝n(CO)×2＋n(NH)×8＋n[CO(NH2)2]×16＝0.1 mol×2＋0.1 mol×8＋0.1 mol×16＝2.6 mol，根据阳极电极反应式2H2O－4e－＝4H＋＋O2↑，生成n(O2)＝＝ mol＝0.65 mol；故答案为：CO2＋2NO3－＋18H＋＋16e－＝CO(NH2)2＋7H2O；H＋与KHCO3反应生成CO2，使得吸附在电极表面的CO2浓度增大；将电解装置原料改为直接通入CO和加入NH4Cl溶液，电解一段时间后，用尿素酶法测定是否有尿素生成，若有则“途径2”存在；0.65。 考点三 无机非金属材料 知●识●解●构 知识点1 传统硅酸盐材料 1．无机非金属材料 （1）元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素。 （2）特点：具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 （3）物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥。 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。 得分速记 硅酸盐用氧化物表示顺序是：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（Na2O·SiO2） 高岭石：Al2Si2O5(OH)4 （Al2O3·2SiO2·2H2O） 镁橄榄石：Mg2SiO4（2MgO·SiO2） 正长石：KAlSi3O8（K2O·Al2O3·6SiO2） 钾云母(KH2Al3Si3O12) （K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O）。 3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3 （1）俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃 （2）物理性质：白色固体，可溶于水 （3）化学性质 ①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体) ②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体) Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3 （4）用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂 4．传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷比较 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 —— 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．新型无机非金属材料 类别 主要特性 典型示例 主要用途 半导体材料 通信容量大、抗干扰性能好 芯片、光导纤维、硅太阳能电池 计算机、家用电器、光伏电站、通信设备等 电学材料 高强度、优良的电学性能 富勒烯、碳纳米管、石墨烯 复合材料、电池、传感器、光电器件、超级电容器等 新 型 陶 瓷 高温结 构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 碳化硅、氮化硅陶瓷 用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 超导陶瓷 具有超导性 Y－Ba－Cu－O系超导陶瓷 用于电力、交通、医疗等领域 透明陶瓷 具有光学特性、耐高温、绝缘性好 氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷 用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等 压电陶瓷 能实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐和锆酸盐等 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨、人造关节等 2．纳米材料 （1）概念：碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 （2）三种碳纳米材料比较： 材料 结构及性能 主要用途 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 可看成由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当的强度和优良的电学性能 可用于生产复合材料、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，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度 在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面广泛应用 3．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要 特性 ①抗腐蚀、耐高温； ②质脆、经不起热冲击 ①高强度、硬度，耐高温； ②具有电学特性； ③具有光学特性； ④具有生物功能 得分速记 常见几种新型无机非金属材料 材料类别 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等 半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体 光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆通讯、医疗、照明等 生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉 考●向●破●译 考向1 考查传统硅酸盐材料及性能 例1（2026·江苏盐城中学·月考）中华文化源远流长、博大精深。下列文物主要是由硅酸盐类材料构成的是 文物 河北省博物馆中的长信宫灯 西周玉鹿 明代象牙雕寿星 战国青瓷罐 选项 A B C D 【答案】D 【解析】A项，河北省博物馆中的长信宫灯为金属材料，A错误；B项，玉不属于硅酸盐材料，B错误；C项，象牙属于蛋白质，C错误；D项，陶瓷属于硅酸盐材料，D正确；故选D。 解题妙招 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 （1）材料识别： 根据题干关键词判断材料类别（如"黏土烧制"→陶瓷） （2）性质推导： ①硅酸盐结构→高熔点、耐腐蚀；②玻璃非晶态→各向同性 （3）工艺联系： ①陶瓷：黏土成型→高温烧结；②玻璃：原料熔融→快速冷却 （4）应用匹配： ①耐高温需求→选择耐火材料；②透光需求→选择玻璃制品 【变式1·变考法】（2025·江苏省各地模拟组合题）下列说法正确的是 A．C60熔点低，可用作超导体 B．中国天眼(FAST)使用的SiC是新型无机非金属材料 C．光化学烟雾、温室效应的形成都与CO2有关 D．氢氟酸具有弱酸性，可用于雕刻玻璃 【答案】B 【解析】A项，C60用作超导体与其熔点无关，错误；B项，碳化硅(SiC)属于新型无机非金属材料，具有耐高温、高硬度等特性，广泛应用于高科技领域，正确；C项，温室效应的形成与二氧化碳有关，光化学烟雾形成与氮的氧化物有关，错误；D项，氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应，与其弱酸性无关，错误。 【变式2·变载体】（2025·江苏·模拟预测）中华文化源远流长、博大精深，云南省馆藏文物是中华文化的重要代表。下列文物主要是由硅酸盐材料制成的是 文物 战国牛虎铜案 溪山行旅图 西汉滇王编钟 新石器时代鸡形陶壶 选项 A B C D 【答案】D 【解析】A项，铜案属于金属材料，A 错误； B项，溪山行旅图为图画制品，不是硅酸盐材料，B错误；C项，编钟属于金属材料，C错误；D项，陶壶为陶制品，属于硅酸盐材料，D正确；故选D。 【变式3·变思维】(25-26高三下·江苏苏锡常镇四·调研)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金，在碳素钢中加入和可制成不锈钢。铝合金也是用途广泛的合金之一、陶瓷、玻璃和水泥是传统无机非金属材料。新型无机非金属材料突破了硅酸盐体系，如一些含硅元素材料(和等)是现代信息技术的基础材料；碳纳米材料(富勒烯、碳纳米管、石墨烯等)在多个领域有广阔的应用前景。当今塑料、合成纤维和合成橡胶等有机高分子材料的使用极为广泛。下列物质结构与性质或物质性质与用途不具有对应关系的是 A．与生铁相比，纯铁中原子排列更整齐，熔点更高 B．晶体熔点高硬度大，可用于生产光导纤维 C．普通玻璃为非晶体，不能自发呈现多面体外形 D．硫化橡胶既有弹性又有强度，可用于制造轮胎 【答案】B 【解析】A．生铁是铁碳合金，合金中原子排列杂乱，会破坏金属晶体的规整结构，导致熔点低于纯金属。因此纯铁原子排列更整齐、熔点更高，对应关系成立，A不符合题意；B．SiO2晶体用于生产光导纤维，是利用其对光的全反射特性来传输光信号，与 “熔点高、硬度大” 的物理性质无关，对应关系不成立，B符合题意；C．普通玻璃属于非晶体（玻璃态物质），不具备晶体的各向异性和自范性，不能自发呈现多面体外形，对应关系成立，C不符合题意；D．硫化橡胶通过硫化形成网状结构，兼具良好弹性和机械强度，适合制造轮胎，对应关系成立，D不符合题意；故选B。 考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用 例2 (2026·江苏省金陵中学、南京外国语学校、海安高级中学联考)我们的生活离不开化学知识或化学产品。下列有关叙述正确的是 A. 宇树机器人的触觉传感器材料压电陶瓷属于新型无机非金属材料 B. 福建舰航母甲板使用的特种高强度航母钢，其硬度、熔点均高于纯铁 C. 中国“人造太阳”创造“亿度千秒”世界纪录，其中发生的可控核聚变属于化学变化 D. “天宫二号”空间站使用了石墨烯存储器，石墨烯是石墨的同系物 【答案】A 【解析】A．压电陶瓷是具有特殊电学功能的新型无机非金属材料，A正确；B．特种高强度航母钢属于铁合金，合金硬度高于纯铁，但熔点低于纯铁，B错误；C．化学变化的最小微粒是原子，反应前后元素种类不变，可控核聚变是原子核发生改变，不属于化学变化，C错误；D．石墨烯和石墨都是碳元素的单质，二者互为同素异形体；同系物是结构相似、组成相差若干个CH2原子团的有机化合物的概念，不适用单质分类，D错误；故选A。 解题妙招 深度理解无机非金属材料 （1）材料类别： 除玻璃、陶瓷、水泥等传统硅酸盐材料外，其它非金属材料多为新型无机非金属材料； （2）陶瓷材料： 新型陶瓷不同于传统陶瓷，高温结构陶瓷、压电陶瓷、超导陶瓷、透明陶瓷等均属于新型陶瓷； （3）制备原料： 陶瓷以黏土为主要原料，玻璃以石灰石、纯碱和石英砂为主要原料，水泥以石灰石和黏土为主要原料； （4）纳米材料： 碳纳米材料不是胶体，但纳米材料分散到合适的分散剂中课形成胶体。 【变式1·变载体】（25-26高一下·江苏南京·期末）2026年央视春晚以“科技赋能”为亮点，呈现了《武BOT》《智造未来》等融合机器人与人工智能的精彩节目，彰显了我国新质生产力的蓬勃发展。下列说法不正确的是 A．表演武术的机器人机身采用高强度铝合金，属于金属材料，其硬度大于纯铝 B．触觉传感器材料压电陶瓷属于新型无机非金属材料 C．晚会舞台的AR/XR视觉效果，其核心技术芯片的主要成分为二氧化硅 D．为机器人提供续航的是锂电池，Li位于第IA族，为碱金属元素 【答案】C 【解析】A．高强度铝合金属于合金，归为金属材料，合金硬度通常高于其成分纯金属，故其硬度大于纯铝，A正确；B．压电陶瓷是具备特殊电学功能的新型无机非金属材料，B正确；C．芯片的主要成分为单质硅（），是光导纤维的主要成分，C错误；D．Li原子核外最外层只有1个电子，位于第IA族，属于碱金属元素，D正确；故选C。 【变式2·变考法】(25-26高三上·江苏基地学校·大联考)第Ⅳ A族元素及其化合物应用广泛。甲烷是常见燃料，25℃、101 kPa时，甲烷的燃烧热；金刚石、C60、碳纳米管和石墨是碳元素的常见单质；二氧化硅又称硅石，与氢氧化钠反应可生成硅酸钠，硅酸钠的水溶液俗称水玻璃；铅和二氧化铅是铅蓄电池的电极材料。下列说法错误的是 A．硅胶颗粒可用作催化剂载体、食品包装袋的干燥剂 B．水玻璃是一种电解质，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂 C．碳纳米管的比表面积大，有优良的电学性能，故可用于生产电池和传感器 D．干冰中分子的堆积比冰的紧密，因此干冰的密度比冰的大 【答案】B 【解析】A．硅胶多孔，吸湿性强，常用作干燥剂和催化剂载体，A正确；B．水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物，而电解质是化合物，故水玻璃不是电解质，B错误；C．碳纳米管比表面积大、导电性好，适用于电池和传感器，C正确；D．由于冰中存在氢键，分子堆积存在较大空隙，密度较小，而干冰中分子堆积相对紧密，密度比冰大，D正确；故选B。 【变式3·变题型】（25-26高三上·江苏扬州·开学考试）纳米铜用途广泛，以黄铜矿(主要成分为，含有杂质)为原料制备纳米铜的过程如下： 已知：铁氰化钾()溶液能与形成蓝色沉淀。 （1）①浸泡时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高浸出率的方法还有___________________。 ②写出“浸泡”时发生反应的离子方程式_____________________________。 （2）判断“氧化”反应已完成的实验操作及现象为_____________________________。 （3）“除铁”步骤，除用氨水调节pH外，还可用的氧化物为________(填化学式)。 （4）制备纳米铜。调节溶液的，加入溶液，75℃水浴加热，充分反应得到纳米铜。 ①获得纳米铜时，被氧化成，反应的离子方程式为_____________________________。 ②还原过程中可能生成难溶的CuCl(白色)和(红色)，为判断纳米铜样品中是否含有上述两种杂质，补充完整实验方案：将制得的样品先后用蒸馏水、无水乙醇洗涤干净。取少量样品，_________________________。(已知：；必须使用的试剂和设备：溶液、溶液、溶液，通风设备) 【答案】（1）延长反应时间、适当升高温度 （2）取少量氧化后的溶液于试管中，滴加溶液，无蓝色沉淀产生 （3）CuO （4） 加入过量溶液中，边加边搅拌，若固体部分溶解，溶液呈现蓝色，则含有；在通风设备里，另取少量样品加入过量溶液中，边加边搅拌，使固体充分溶解，向其中滴加几滴溶液，若有白色沉淀产生，则含有CuCl 【解析】以主要成分为、含杂质的黄铜矿为原料制备纳米铜，首先向黄铜矿中加入溶液浸泡，氧化，生成、与单质，不溶成为滤渣被分离；随后向浸泡后滤液加入溶液，并通入氧化，将体系中完全氧化为；再加入氨水调节，转化为沉淀除去，与氨水结合生成可溶性络离子；最后向铜氨络合溶液中加入溶液，75℃水浴加热还原得到纳米铜； （1）①已经加料完成并以一定速率搅拌反应后，提高浸出率的方法还有：延长反应时间、适当升高温度等； ②“浸泡”时提供作氧化剂氧化，被还原为，根据得失电子守恒、原子和电荷守恒得离子方程式为； （2）氧化步骤的目的是将全部转化为，已知铁氰化钾遇生成特征蓝色沉淀，若氧化完全则溶液无。操作为：取少量氧化后的溶液于试管中，滴加溶液，无蓝色沉淀产生，证明体系中无，氧化反应完成； （3）除铁依靠调使水解生成沉淀，选用的氧化物需能与反应升高溶液，且不引入新金属杂质、不沉淀，因此可选用； （4）①中被还原为单质，中从-2价升至0价生成，反应体系呈碱性，产物含、，反应条件75℃水浴加热，配平得； ②已知与稀硫酸反应生成蓝色和不溶的单质，出现“部分溶解、溶液变蓝”特征现象；溶于硝酸电离出，与生成不溶于酸的白色沉淀，硝酸溶解铜单质、纳米铜，排除单质铜对检验的干扰，通风设备用于排出硝酸溶解时产生的氮氧化物有毒气体。因此实验操作为：加入过量溶液，边加边搅拌，若固体部分溶解、溶液呈现蓝色，则样品中含有；在通风设备里，另取少量样品加入过量溶液，边加边搅拌使固体充分溶解，向所得溶液中滴加几滴2% 溶液，若有白色沉淀产生，则样品中含有。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·江苏·高考真题）与通过电催化反应生成，可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成 B．过程Ⅱ中发生了氧化反应 C．电催化与生成的反应方程式： D．常温常压、无催化剂条件下，与反应可生产 【答案】A 【解析】A．过程Ⅱ为：和在酸性条件下被还原为和的反应，生成了N—H等极性共价键；过程Ⅲ为与生成的反应，生成了C—N极性共价键，A正确；B．过程Ⅱ是得电子的还原反应，N元素的化合价由+5降为-2，C元素的化合价由+4降为+2，B错误；C．所给离子方程式电荷不守恒，根据反应机理图可知，过程Ⅱ需要外界提供电子，则正确的反应方程式为，C错误；D．常温常压、无催化剂条件下，CO2与NH3·H2O反应生成(NH4)2CO3或NH4HCO3，D错误；故选A。 2．（2025·江苏·高考真题）甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应： 反应Ⅰ   反应Ⅱ   反应Ⅲ   条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的 物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是 A．时，的平衡转化率为20% B．反应达平衡状态时， C．其他条件不变，在范围，平衡时的物质的量随温度升高而增大 D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时的物质的量 【答案】A 【解析】550℃时，曲线①物质的量是5mol，根据原子守恒，n(C)=3mol，则其不可能是含碳微粒，故曲线①表示H2，升高温度，反应Ⅰ平衡正移，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO物质的量增大，则曲线③代表CO，温度升高，反应Ⅲ逆向移动，CH4物质的量降低，则曲线②代表CH4，据此解答。A．550℃时，，，，根据C原子守恒，可得，根据O原子守恒，可得(也可利用H原子守恒计算，结果相同)，则，A正确；B．550℃时，，，则，B错误；C．400～550℃范围，随温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动，n(CO2)增大，说明反应Ⅲ逆向移动程度更大，则H2O的物质的量减小，C错误；D．增大压强，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡不移动，反应Ⅲ平衡正向移动，H2的物质的量减小，D错误；故选A。 (2024·江苏·高考真题）催化剂能改变化学反应速率而不改变反应的焓变，常见催化剂有金属及其氧化物、酸和碱等。催化反应广泛存在，如豆科植物固氮、石墨制金刚石、和制(二甲醚)、催化氧化等。催化剂有选择性，如与反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用催化生成。催化作用能消除污染和影响环境，如汽车尾气处理、废水中电催化生成、氯自由基催化分解形成臭氧空洞。我国在石油催化领域领先世界，高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展方向。完成下列小题。 3. 下列化学反应表示正确的是 A. 汽车尾气处理： B. 电催化为的阳极反应： C. 硝酸工业中的氧化反应： D. 和催化制二甲醚： 【答案】D 【解析】A． 该反应方程式配平错误，汽车尾气处理：，A错误；B．NO 电催化为N2，N元素化合价降低，发生还原反应，应是在阴极发生反应，反应方程式是：，B错误；C． 硝酸工业中NH3发生催化氧化生成NO，NO进一步反应得到NO2后再与水反应制得硝酸，该氧化反应：，C错误；D． CO2和H2催化制二甲醚：，D正确；故选D。 4.下列有关反应描述正确的是 A. 催化氧化为，断裂键 B. 氟氯烃破坏臭氧层，氟氯烃产生的氯自由基改变分解的历程 C. 丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂键和键 D. 石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由转变为 【答案】B 【解析】A． CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO，CH3CH2OH断裂C—H键和O—H生成C=O，A错误；B． 根据题意，氯自由基催化O3分解氟氯烃破坏臭氧层，则氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程，B正确；C． 丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂σ键，丁烷是饱和烷烃，没有π键，C错误；D． 石墨碳原子轨道的杂化类型为转化为sp2，金刚石碳原子轨道的杂化类型为sp3，石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp2转变为sp3，D错误；故选B。 5．(2026·河北·高考真题)河北省古建筑数量大，历史跨度长，种类齐全，在我国建筑史上占有非常重要的地位。下列古建筑组件主要成分属于有机物的是 A．基石 B．斗拱 C．青瓦 D．琉璃 【答案】B 【解析】A项，古建筑中的基石一般使用石质材料，常用的石材有花岗岩、青石等，花岗岩的主要成分是硅酸盐，青石的主要成分是CaCO3，均属于无机物，A错误；B项，斗拱是由木材制成的，木材的主要成分是纤维素，属于有机物，B正确；C项，青瓦是由黏土烧制而成的传统建筑材料，黏土的主要成分为含水的铝硅酸盐，属于无机物，C错误；D项，琉璃的主要成分是二氧化硅，属于无机物，D错误；故选B。 6．(2026·甘肃·高考真题)下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是 A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏) B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏) C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏) D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏) 【答案】A 【解析】A项，劳动英雄模范碑通常由石材或混凝土制成，属于无机非金属材料(如硅酸盐类)，A符合题意；B项，红军党员登记表为纸质材料，主要成分是纤维素(有机高分子材料)，B不符合题意；C项，铁工具由金属铁制成，属于金属材料，C不符合题意；D项，皮箱由皮革(动物蛋白质加工而成，属于有机材料)制成，D不符合题意；故选A。 7. （2026·云南·高考真题）我国科学家合成了一种大环化合物甲，能与形成超分子乙，其变化过程如图。下列说法错误的是 A. 乙的晶体类型为共价晶体 B. 该过程体现了大环对的捕获与释放 C. 乙中的与大环之间存在分子间作用力 D. 调控pH可使甲和丙中的杂化方式发生可逆转变 【答案】A 【解析】A．乙由阴阳离子构成，因此乙为离子晶体，A项错误；B．甲与C60结合生成乙，即“捕获C60”，乙在OH-/H+条件下释放C60生成丙，即“释放C60”，明确体现了大环对C60的捕获与释放，B项正确；C．该超分子的核心作用力是分子间作用力（如范德华力、氢键等），C60与大环通过分子间作用力结合，C项正确；D．甲、乙中*C形成3个化学键，为sp2杂化，丙中*C形成4个化学键，为sp3杂化，乙丙过程中可通过调节pH实现，即调控pH可使甲和丙中*C的杂化方式发生可逆转变，D项正确；故答案为A。 8．（2025·江苏·高考真题）合成气(和)是重要的工业原料气。 （1）合成气制备甲醇：。的结构式为，估算该反应的需要 (填数字)种化学键的键能数据。 （2）合成气经“变换”“脱碳”获得纯。 ①合成气变换。向绝热反应器中通入和过量的：。催化作用受接触面积和温度等因素影响，的比热容较大。过量能有效防止催化剂活性下降，其原因有 。 ②脱碳在钢制吸收塔中进行，吸收液成分：质量分数30%的吸收剂、(正价有)缓蚀剂等。溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是 (填化学式)。减缓设备腐蚀的原理是 。 （3）研究与不同配比的铁铈载氧体[是活泼金属，正价有]反应，气体分步制备原理示意如图甲所示。相同条件下，先后以一定流速通入固定体积的，依次发生的主要反应： 步骤Ⅰ   步骤Ⅱ   ①步骤Ⅰ中，产物气体积分数、转化率、与x的关系如图乙所示。时，大于理论值2的可能原因有 ；时，通入标准状况下的至反应结束，的选择性，则生成标准状况下和的总体积为 。 ②时，新制载氧体、与反应后的载氧体的X射线衍射谱图如图丙所示(X射线衍射用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。步骤Ⅱ中，能与反应的物质有 (填化学式)。 ③结合图示综合分析，步骤Ⅰ中的作用、气体分步制备的价值： 。 【答案】（1）5 （2）该反应为放热反应，在绝热容器中进行，H2O(g)的比热容较大，则体系温度变化较小，催化剂活性受温度影响，H2O(g)过量可有效防止催化剂活性下降 KHCO3 K2CrO4 具有强氧化性，能使设备表面形成一层致密的氧化膜 （3）当x=0时，载氧体为CeO2，氧化性较强，提供的O原子较多，将CO氧化为CO2，使得CO的物质的量减小，增大 432 C、Fe、FeO 步骤Ⅰ中Fe2O3作载氧体供氧，将甲烷转化为CO和氢气，避免生成大量积炭导致催化剂失活；采用分步制备，可提高原料利用率，且可以有效消除积碳使催化剂再生，同时步骤Ⅰ需要的温度较高，步骤Ⅱ需要的温度较低，分步制备也可节约能源 【解析】（1）反应的焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，计算该反应的△H需C≡O。H—H、C—O、C—H、O—H，共5种化学键的键能数据。 （2）①该反应为放热反应，在绝热容器中进行时，若无水的存在，随着反应进行，温度会逐渐升高，由于使用了低温型催化剂，温度过高会导致催化剂的活性下降；H2O(g)的比热容较大，可以吸收大量的热从而使体系温度变化较小，因此，H2O(g)过量可有效防止催化剂活性下降。 ②脱碳过程中，K2CO3溶液会吸收CO2，发生反应，当K2CO3溶液浓度偏高时，会生成较多KHCO3 ，而KHCO3 溶解度相对较小，容易在溶液中达到饱和后结晶析出，从而堵塞设备。K2CrO4 中的Cr元素化合价为+6，处于最高价态，具有强氧化性，在钢制吸收塔的环境中，它会与铁发生氧化还原反应，使铁表面形成一层由铁的氧化物和铬的氧化物组成的致密氧化膜，这层氧化膜可以将钢铁与腐蚀性介质隔离开，阻止氧气、水和其他腐蚀性物质与钢铁接触，从而减缓腐蚀。 （3）①当x=0时，载氧体中没有Fe2O3，只有CeO2，由于CeO2的氧化性较强，且其提供的O原子较多，可以将CO氧化为CO2，使得CO的物质的量减小，增大；由题图乙可知，当x=0.5时，CH4转化率为60%，则，已知CO的选择性，则，根据图乙中数据可知，此时产物气中，则，故生成标准状况下CO和H2的总体积为432mL。 ②新制载氧体与CH4反应后新生成的晶态物质，在步骤Ⅱ中会与H2O(g)反应，使载氧体再生从而继续与CH4反应，因此，在新制载氧体中不存在，而在与CH4反应后的载氧体中含有的晶态物质，会在步骤Ⅱ中与H2O(g)反应。因此，对比二者X射线衍射谱图可知，C、Fe、FeO在步骤Ⅱ中均可与H2O(g)反应。 ③步骤Ⅰ中Fe2O3作载氧体供氧，将甲烷转化为CO和氢气，可以避免生成大量积炭致催化剂活性降低甚至失活；采用分步制备，可提高原料利用率，且可以有效消除积碳使催化剂再生，同时步骤Ⅰ需要的温度较高，步骤Ⅱ需要的温度较低，分步制备也可节约能源。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 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