第04讲 碳、硅及无机非金属材料（专项训练）（浙江专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

**基本信息** 以碳硅元素递变规律为核心，构建从基础物质到工业应用再到新型材料的知识网络，融合科学思维与探究实践 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|18题（6考向）|选择+填空|覆盖碳硅单质及化合物性质、硅工业制法，形成“性质-制备”逻辑链| |重难·创新演练|11题|选择+综合填空|结合晶体结构、工艺流程，深化“结构-性质-用途”关系| |真题·实战演练|7题|高考真题选择|聚焦高频考点，体现“双碳”目标、材料创新等命题趋势|

第04讲 碳、硅及无机非金属材料 (专项训练) 目 录 模拟·基础演练 考查碳及其重要化合物 考查硅及其重要化合物 考查硅的工业制法 考查硅及其化合物的综合利用 硅酸盐工业 新型无机非金属材料 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查碳及其重要化合物 1．柔性超平金刚石薄膜可360°弯曲且保持金刚石优异性能。下列说法正确的是( ) A．属于碳的同素异形体 B．基态C原子电子的空间运动状态有6种 C．薄膜可弯曲与共价键断裂有关 D．该材料有望替代钢筋混凝土 【答案】A 【解析】A项，金刚石是碳元素形成的单质，属于碳的同素异形体，A正确；B项，基态C原子的电子排布式 1s22s22p2，电子的空间运动状态数等于其占据的原子轨道数，1s、2s、2px、2py共4种，B错误；C项，薄膜弯曲后仍保持金刚石的优异性能，说明金刚石结构未被破坏，没有共价键断裂，C错误；D项，金刚石制备成本高，且为薄膜材料，无法替代量大、成本低的钢筋混凝土作为建筑结构材料，D错误；故选A。 2．(2025·浙江嘉兴八校联盟高一期中)有一个反应在密闭容器中发生，三种物质CaCO3、CaO和CO2的质量比例变化如图所示。下列有关该反应的说法正确的是( ) A．CO2是反应物 B．CaO在反应中起催化作用 C．该反应是分解反应 D．反应中CaO和CaCO3的质量比为1∶1 【答案】A 【解析】反应前和反应后图像对比可知，CaCO3的质量增加，CO2和CaO的含量减少，说明主要发生如下反应，CO2+CaO= CaCO3。A项，CO2质量减少，作为反应物，A项正确；B项，CaO的质量减少，作为反应物，不是催化剂，B项错误；C项，该反应是化合反应，C项错误；D项，根据方程式计算，反应中CaO和CaCO3的质量比为56∶100，D项错误；故选A。 3．利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是( ) A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐 B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想 C．1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA D．纳米金催化剂降低了反应的活化能 【答案】C 【解析】N(C2H5)3有碱性，可与氯化氢反应生成盐N(CH2CH3)3·HCl，A项正确；CO2加氢合成甲酸，反应的化学方程式为CO2+H2HCOOH，原子利用率为100%，符合绿色化学思想，B项正确；反应中碳元素化合价由+4降低为+2，1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为2NA，C项错误；催化剂通过降低反应活化能提高反应速率，纳米金催化剂降低了反应的活化能，D项正确。 考查硅及其重要化合物 4．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( ) A． 晶体硅的结构与金刚石类似 B． 晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C． 晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵 D． 晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电 【答案】A 【解析】A项，晶体硅为正四面体结构，与金刚石类似，A正确；B项，晶体硅常温下可以与氢氟酸反应，B错误；C项，晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺不复杂，价格不高，已经被普及使用，C错误；D项，晶体硅有金属光泽，可以导电，但它属于非金属材料，D错误；故选A。 5．(2025·浙江省北斗星盟三模)已知甲硅烷(SiH4)能与高锰酸钾溶液发生反应：SiH4 +2MnO4-=2MnO2↓+ SiO32-+H2↑+H2O。下列说法正确的是( ) A．该反应是在强酸性环境中进行的 B．该反应的现象之一是溶液变成紫红色 C．SiH4沸点比(CH3)4Si低 D．该反应中SiH4被还原 【答案】C 【解析】A项，若是强酸性，则硅酸根离子会变成硅酸沉淀，A错误；B项，MnO4-生成MnO2，溶液紫红色褪去，B错误；C项，SiH4和(CH3)4Si都是非极性分子，前者相对分子质量小，分子间作用力小，沸点低，C正确；D项，SiH4中H化合价升高，做还原剂，被氧化，D错误；故选C。 6．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 (1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是 (填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是 。 (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 (3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。 (4)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2Si(粗) SiiHCl3Si(纯)。写出步骤①的化学方程式： 。该反应中C作 剂，此方程式能否说明非金属性：C>Si 。若要证明C和Si的非金属性强弱，请设计实验并预测实验现象 。 【答案】(1) Si SiO2 (2)SiO2+4HF＝SiF4+2H2O (3)2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体) (4) SiO2+2CSi+2CO↑ 还原 不能 将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀 【解析】(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是Si，光导纤维的主要成分是SiO2。 (2)二氧化硅能和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为SiO2+4HF＝SiF4+2H2O。 (3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，反应的离子方程式为2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体)。 (4)步骤①是高温下二氧化硅和焦炭反应生成硅和CO，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，该反应中C失去电子，作还原剂，该反应不是在溶液中进行的置换反应，此方程式不能说明非金属性C＞Si。将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀，可证明C的非金属性强于Si。 考查硅的工业制法 7．(2025·浙江丽水高一期中)工业制备高纯硅的主要过程如下，下列说法正确的是( ) 石英砂粗硅高纯硅 A．该过程说明非金属性：C＞Si B．制备粗硅的化学反应方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．单晶硅是应用广泛的半导体材料，常用来生产光导纤维 【答案】C 【解析】A项，该反应在高温下进行，不能直接比较C和Si的非金属性，非金属性应通过其他方法(如最高价氧化物酸性)判断，A错误；B项，制备粗硅的正确反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，B错误；C项，HCl和H2中若含水和氧气，可能引发副反应或爆炸，需充分去除以保证反应安全性和纯度，C正确；D项，光导纤维由SiO2制成，单晶硅用于半导体材料，D错误；故选C。 8．(2026·陕西西安高三模拟预测)芯片是人工智能的核心，其主要制作材料是硅。工业上用石英砂(主要成分是SiO2)为原料制取高纯度的硅，其生产流程如下图所示： 下列说法正确的是( ) A．高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 B．反应③中，H2是还原剂，SiHCl3是氧化剂 C．步骤①中X是CO2 D．SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气： 【答案】D 【解析】该工业流程以石英砂中的SiO2为原料，先让SiO2和焦炭在3273K高温下反应制得粗硅，粗硅再和在553~573K条件下反应得到SiHCl3，最后SiHCl3被H2在1380K左右还原，最终制得高纯度纯硅。A项，高纯硅是制造芯片、太阳能电池的核心原料，SiO2是制造光导纤维的原料，A错误；B项，反应③的化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl，H2中H元素化合价从0升高到+1，作还原剂；SiHCl3中Si元素化合价从+4降低到0，SiHCl3中H元素化合价从-1升高到+1，既是氧化剂又是还原剂，B错误；C项，步骤①SiO2与焦炭高温反应制粗硅，反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，产物X是CO而非，C错误；D项，SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气，给出的方程式原子守恒、化合价升降守恒，反应式书写正确，D正确；故选D。 9．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3 (沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应)与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法错误的是( ) A．I装置可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气 B．装置II中盛装的是浓H2SO4、装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水 C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管 D．IV中发生反应的化学方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl 【答案】A 【解析】A项，二氧化锰固体与浓盐酸加热反应生成氯气，而I装置没有酒精灯，因此I装置不可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气，故A错误；B项，氢气中含有水蒸气，根据SiHCl3遇水会剧烈反应，则装置II中盛装的是浓H2SO4，其作用是干燥氢气，根据SiHCl3的沸点：31.85℃，则装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水，将SiHCl3变为气体以便进入到IV中与氢气反应，故B正确；C项，氢气和氧气混合气体会发生爆炸，因此实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管，故C正确；D项，根据用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅，因此IV中发生反应的化学方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl，故D正确。故选A。 考查硅及其化合物的综合利用 10．【结合文化遗产】“四面天成体，硅酸不二盐。合分催化易，贵贱识瑕难。粉碎出新质，熔融弃旧观。单晶福四海，共价造人间。”有关这首五律诗的化学知识解读错误的是( ) A．硅酸盐主要以正盐形式存在 B．硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体 C．硅晶体用于制作光导纤维 D．大多数硅酸盐具有耐高温、耐腐蚀的特点 【答案】C 【解析】A．硅酸盐主要以正盐形式存在，故A正确；B．在硅酸盐结构中，每个Si一般被4个O所包围，构成[SiO4]4-四面体，故B正确；C．硅晶体用于制作计算机芯片、太阳能电池板，二氧化硅用于制作光导纤维，故C错误；D．硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体，硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、耐高温、耐腐蚀的特点，故D正确；选B。 11．(2026·云南师大附中高三模拟)硅酸盐是地壳岩石的主要成分，某硅酸盐阴离子是以硅氧四面体为结构单元的无限伸展的双链结构(如图)。下列说法错误的是( ) A．电负性：Si＜O B．硅氧四面体结构单元中Si采取sp3 杂化 C．该阴离子的化学式可表示为SiO44- D．该硅酸盐中存在离子键和极性共价键 【答案】C 【解析】A项，在元素周期表中，氧元素位于第二周期第VIA族，硅元素位于第三周期第IVA族，根据元素周期律，同一周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增强，同主族元素从上往下，元素的电负性逐渐减弱，氧的电负性大于硅，A正确；B项，在硅氧四面体中，中心的硅原子与四个氧原子形成四个σ键，构成正四面体结构。根据价层电子对互斥理论，中心原子形成4个σ键且无孤对电子时，采取sp3 杂化，B正确；C项，双链硅酸盐中有两种硅氧四面体，连接2个硅氧四面体的硅氧四面体中硅原子个数为1，氧原子个数为 2+2×=3，连接3个硅氧四面体的硅氧四面体中硅原子个数为1，O原子个数为 1+3×=2.5，所以双链状硅酸盐中硅氧原子数之比为2：5.5=4：11，该阴离子的化学式可表示为Si4O116-，C错误；D项，硅酸盐是由金属阳离子和硅酸根阴离子构成的离子化合物，阴阳离子之间存在离子键。在硅酸根阴离子内部，硅原子和氧原子之间通过共用电子对形成共价键。由于氧的电负性远大于硅，电子对偏向氧原子，因此Si-O键是极性共价键，D正确；故选C。 12．【硅酸盐结构】地壳中硅元素常以硅酸盐形式存在，与碳酸盐不同，硅酸盐结构复杂、种类繁多，其中下图为辉石单链和闪石双链两种硅酸根的结构(图中每个顶点代表1个氧原子，硅原子位于氧原子构成的四面体空隙中)。下列说法错误的是( ) A．两种硅酸根中Si元素的化合价均为＋4 B．辉石单链中每个氧与其相邻的氧原子以共价键形式相连 C．闪石双链的化学式为 D．硅酸根不能像碳酸根一样形成简单离子是因为的半径大较难形成键 【答案】B 【解析】A项，由图可知，辉石单链和闪石双链中硅原子位于氧原子构成的四面体空隙中，形成了4个σ键，无孤电子对，则两种硅酸根中Si元素的化合价均为＋4，A项正确；B项，从图中可以看出，辉石单链中每个硅与其相邻的氧原子以共价键形式相连，氧原子与氧原子之间没有形成化学键，B项错误；C项，用均摊法分析，在闪石双链中，每个硅原子连接4个氧原子，其中有2个氧原子为2个硅原子共用，另外2个氧原子为1个硅原子单独占有。按均摊法，设该双链中每有4个硅原子，则氧原子平均个数11个，再根据化合价代数和为0，硅元素显+4价，氧元素显-2价，，所以闪石双链的化学式为[Si4O11]6-，C项正确；D项，Si的原子半径较大，难以与氧原子形成π键，所以硅酸根不能像碳酸根一样形成简单离子，D项正确；故选B。 硅酸盐工业 13．(2026·陕西咸阳三模)我国是一个拥有五千年文化传承的文明古国。央视以《国家宝藏》《中国国宝大会》等节目传播中华传统文化，下列文物主要由硅酸盐制成的是( ) 文物 名称 A．清明上河图 B．四羊方尊 C．兵马俑 D．太阳神鸟金饰 【答案】C 【解析】A项，清明上河图的主要材质为纸张，主要成分是纤维素，不属于硅酸盐材料，A不符合题意；B项，四羊方尊是青铜制品，青铜属于合金，为金属材料，不属于硅酸盐材料，B不符合题意；C项，兵马俑属于陶制品，陶瓷是传统无机硅酸盐材料，C符合题意；D项，太阳神鸟金饰为黄金制成，属于金属材料，不属于硅酸盐材料，D不符合题意；故选C。 14．(2025·浙江强基联盟高三联考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( ) A．金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合 B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与反应生成新盐 D．所有Si被Al取代则得到铝硅酸盐 【答案】D 【解析】A项，Ca3SiO5属于盐，含有离子键，金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合，A正确；B项，Ca3SiO5有吸水性，易板结，所以需要密封保存，B正确；C项，亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+ Ca3SiO5=3CaSO3+H2SiO3，C正确；D项，部分Si被Al取代则得到铝硅酸盐，D错误； 故选D。 15．【传统工艺】(2026·河北保定二模)河北定窑是宋代五大名窑之一，烧制的白瓷以“白如玉、薄如纸、声如磬”的特质享誉中外，其制作工艺蕴含深厚的化学智慧。下列有关说法正确的是( ) A．原料高岭土的主要成分为Al2O3·2SiO2·2H2O，其属于氧化物 B．釉料中添加的草木灰(含K2CO3)可与高岭土中的SiO2反应生成K2SiO3 C．白瓷“白如玉”的原因是瓷器产品中含有大量的硅、铝、铁的氧化物 D．白瓷“声如磬”是因为烧制时硅酸盐颗粒以共价键形成网状结构，使其强度和硬度增大 【答案】B 【解析】A项，高岭土的主要成分为硅酸盐，Al2O3·2SiO2·2H2O是其氧化物形式的表示，氧化物要求仅由两种元素组成且其中一种为氧元素，该物质不属于氧化物，A错误；B项，烧制瓷器的高温条件下，K2CO3可与SiO2发生反应K2CO3+SiO2K2SiO3+CO2↑，生成K2SiO3，B正确；C项，铁的氧化物多为有色物质(如Fe2O3为红棕色，铁的低价氧化物为黑色)，白瓷呈白色是因为铁的氧化物含量极低，C错误；D项，硅酸盐中既存在硅氧原子间的共价键，也存在金属阳离子与硅酸根之间的离子键，并非仅以共价键形成网状结构，D错误；故选B。 新型无机非金属材料 16．2025·浙江9+1联盟高一期中)下列有关无机非金属材料说法不正确的是( ) A．压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化 B．石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一 C．碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作 D．石墨烯的电阻率低，热导率也低 【答案】D 【解析】A项，压电陶瓷具有压电效应，可实现机械能与电能的相互转化，故A正确，不符合题意；B项，制造玻璃的原料包括石灰石、石英砂和纯碱，制造水泥的原料包括石灰石和黏土，故B正确，不符合题意；C项，碳化硅(SiC)硬度高、耐高温，常用于高温结构陶瓷，故C正确，不符合题意；D项，石墨烯电阻率低，但其热导率极高(远超一般材料)，故D错误，符合题意；故选D。 17．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)文物见证历史，化学创造文明。下列宁波博物馆馆藏文物中，主要由无机非金属材料制成的是( ) A．战国羽人竞渡铜钺 B．唐越窑青瓷托盏 C．明五子戏弥勒竹雕 D．南宋天封塔地宫银殿 【答案】B 【解析】A项，战国羽人竞渡铜钺属于合金材料，A不符合题意；B项，唐越窑青瓷托盏是瓷器，属于无机非金属材料，B符合题意；C项，明五子戏弥勒竹雕是竹制品，是纤维素，属于天然有机高分子材料，C不符合题意；D项，南宋天封塔地宫银殿属于金属材料，D不符合题意；故选B。 18．【化工生产与学科知识结合】氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是 A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2 B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸 【答案】A 【解析】石英砂为SiO2，SiO2与焦炭在高温下发生：SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅与氮气反应生成Si3N4，还含有Fe、Cu的单质及化合物，经过酸洗而除去，得到纯净的Si3N4。A项，“还原”时焦炭主要被氧化为CO，A错误；B项，“高温氮化”反应为硅与氮气反应生成Si3N4，化学方程式为3Si+2N2Si3N4，B正确；C项，原料气可以为空气，通过灼热的铜粉除去氧气得到氮气，故“操作X”为原料气通过灼热的铜粉，C正确；D项，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的单质及化合物，Fe、Cu的单质及化合物可以与稀硝酸反应而溶解，而Si3N4与稀硝酸不反应，故“稀酸Y”可选用稀硝酸，D正确；故选A。 重难·创新演练 1．(2026·浙江杭州市高三年级教学质量检测)按物质组成进行分类，碳化硅陶瓷属于( ) A．硅酸盐 B．合金 C．有机高分子材料 D．无机非金属材料 【答案】D 【解析】A项，硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的含硅酸根的化合物，SiC不含氧元素及硅酸根，不属于硅酸盐，A错误；B项，合金是金属与金属(或金属与非金属)熔合形成的具有金属特性的物质，SiC不含金属元素，不属于合金，B错误；C项，有机高分子材料属于含碳的有机物，一般相对分子质量可达上万甚至更高，SiC属于无机物，不属于有机高分子材料，C错误；D项，无机非金属材料包含传统硅酸盐材料和新型陶瓷等特种无机非金属材料，碳化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，D正确；故选D。 2．(2026·浙江金华十校高三模拟考试)下列有关碳化硅(SiC)的描述不正确的是 A．俗称金刚砂 B．属于共价晶体 C．抗氧化性强 D．熔点较低 【答案】D 【解析】A项，碳化硅的俗称是金刚砂，描述正确，A不符合题意；B项，碳化硅中Si原子与C原子通过共价键连接形成空间立体网状结构，属于共价晶体，描述正确，B不符合题意；C项，碳化硅化学性质稳定，高温下也不易被氧气氧化，抗氧化性强，描述正确，C不符合题意；D项，共价晶体熔化需要破坏大量共价键，需要吸收极高能量，因此碳化硅熔点很高，“熔点较低”的描述错误，D符合题意；故选D。 3．(2026·广西柳州高三模拟预测)化学材料在科技创新中起支撑作用，下列有关说法错误的是( ) A．“望宇”登月服所用的聚酰亚胺隔热层属于有机高分子材料 B．无铅储能陶瓷(如钛酸钡基陶瓷)属于新型无机非金属材料 C．我国第三代超量子计算机传输信号的光纤主要成分为晶体硅 D．常用于机器人导电填料的碳纳米管、石墨烯等均属于碳纳米材料 【答案】C 【解析】A项，聚酰亚胺是有机高聚物，属于有机高分子材料，A正确；B项，钛酸钡基陶瓷是具有特殊储能功能的陶瓷，属于新型无机非金属材料，B正确；C项，光纤的主要成分为二氧化硅，晶体硅为半导体材料，常用于制作芯片、太阳能电池等，C错误；D项，碳纳米管、石墨烯均为碳单质构成的纳米尺度材料，属于碳纳米材料，D正确；故选C。 4．【历程分析】TiO2可以催化分解CO2实现碳元素的循环利用，其催化反应机理如下。下列说法正确的是( ) A．过程①催化剂TiO2被氧化 B．过程Ⅱ涉及共价键的断裂 C．该反应为2CO22CO+O2，△H>0 D．使用催化剂降低了反应的焓变，使CO2分解速率加快 【答案】C 【解析】A项，由图可知，过程①中+4价的Ti得到1个电子化合价降低为+3，发生还原反应，A错误；  B项，由图可知，过程Ⅱ没有共价键的断裂，B错误；C项，TiO2可以催化分解CO2生成CO和氧气，总反应为2CO22CO+O2，分解过程中吸收能量，故含有△H>0，C正确；D项，催化剂只能降低反应的活化能，不能降低总反应的焓变，D错误；故选C。 5．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】A项，反应①中焦炭是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；B项，金刚砂是SiC，焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO，B正确；C项，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，制取NH3不能通过加热NH4Cl制备，C错误；D项，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；故选B。 6．(2026·浙江四校联考)稻壳制备纳米的流程图如下。下列说法不正确的是( ) A．制备的纳米Si粒子直径在20~40nm，属于胶体 B．SiO2属于酸性氧化物，是光纤的主要成分 C．盐酸在该工艺中体现了酸性 D．制备纳米Si：SiO2+2MgSi+2MgO 【答案】A 【解析】稻壳在一定条件下转化成纳米SiO2，加入金属镁高温反应得到纳米Si和MgO，再加入盐酸与MgO反应，从而分离提纯得到纳米Si。A项，胶体是分散质粒子直径在1~100 nm之间的分散系，属于混合物，本题中纳米Si是纯净物，仅粒子直径符合胶体分散质的范围，本身不属于胶体，A错误；B项，SiO2可以和碱反应生成盐和水，属于酸性氧化物，且是光导纤维的主要成分，B正确；C项，该工艺中盐酸和MgO反应生成Mg2和水，盐酸体现酸性，溶解除去MgO，C正确；D项，SiO2和Mg在650℃ 下发生置换反应：SiO2+2MgSi+2MgO，D正确；故选A。 7．(2026·浙江温州育英实验学校等校选考模拟)SiCl4的水解机理如图所示(“□”代表Si的3d轨道)。下列说法不正确的是( ) A．甲和丙中的Cl-Si-Cl键角不相等 B．甲→丁过程涉及极性键的断裂和形成 C．相同条件下，SiCl4比CCl4易水解 D．NCl3水解产物是HNO3 【答案】D 【解析】A项，甲和丙是中的硅都是sp3杂化，由于O与Cl电负性不同，电子云分布不对称，导致键角发生微小变化，两者键角不相等，A正确；B项，上述过程涉及Si-Cl极性键的断裂和Si-O极性键的形成，B正确；C项，Si原子有空的3d轨道，可以接受水分子的孤对电子形成配位键，从而降低反应的活化能，所以相同条件下，SiCl4比CCl4易水解，C正确；D项，NCl3水解的化学方程式为NCl3 + 3H2O = NH3 + 3HClO，产物是氨气和次氯酸，而不是硝酸(HNO3)，D错误；故选D。 8．(2026·浙江环大罗山联盟期中)高纯硅是现代信息产业的基础材料，工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。下列说法中不正确的是( ) 已知：①粗SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点)。②Si-H键中，H对共用电子对引力更大；常温下，SiHCl3遇H2O剧烈反应，在空气中易自燃。 A．步骤①的原理为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，该反应不能说明非金属性：C＞Si B．步骤③的方法为蒸馏 C．SiHCl3能与NaOH溶液反应，得到Na2SiO3 、NaCl和H2 D．已知步骤⑤产生氮化硅时的另一种产物为CO，则该反应中SiO2为氧化剂 【答案】D 【解析】该工艺起始原料为石英砂，主要成分为SiO2，分为两条转化路径，一是SiO2与焦炭反应生成粗硅，粗硅与HCl反应得到粗SiHCl3，利用SiHCl3与杂质SiCl4、的沸点差异提纯得到纯SiHCl3，再与H2反应得到高纯硅；二是SiO2与焦炭、N2反应生成氮化硅，结合反应价态变化、物质分离方法即可分析选项。A项，步骤①反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，该反应中C表现还原性，非金属性比较需依据最高价氧化物对应水化物酸性、单质与氢气化合难易等规律，该反应不能说明非金属性C＞Si，A正确；B项，粗SiHCl3中SiHCl3、SiCl4、HCl的沸点差异较大，可通过蒸馏分离提纯得到纯SiHCl3，B正确；C项，SiHCl3中Si-H键的H对共用电子对吸引力更大，H为-1价，与NaOH溶液反应时，-1价H与水中+1价H发生归中反应生成H2，同时生成Na2SiO3 和NaCl ，C正确；D项，步骤⑤反应配平为3SiO2＋6C+2N2Si3N2＋6CO，反应中N元素化合价降低，N2为氧化剂，C元素化合价升高，C为还原剂，SiO2中各元素化合价均未发生变化，不作氧化剂，D错误；故选 D。 9．(2026·辽宁沈阳高三模拟预测)“从沙滩到用户”是指半导体工业中，从沙子中(主要成分是SiO2)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：Cl>H>Si，下列说法正确的是( ) A．步骤①的反应生成CO，该反应能够说明碳的非金属性比硅强 B．整个过程中只有H2可以循环利用 C．步骤②和步骤③的反应互为可逆反应 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＋H2Si＋3HCl。A项，步骤①的反应方程式为：2C+SiO2Si+2CO↑，该反应中C作为还原剂，Si作为还原产物，该反应不能说明碳的非金属性比硅强，A错误；B项，步骤②： Si＋3HClSiHCl3＋H2，步骤③： SiHCl3＋H2Si＋3HCl，可见H2和 HCl 均在流程中循环再生，B错误；C项，可逆反应需满足相同条件下正逆反应同时进行。步骤②(300℃)与步骤③(1100℃)温度不同，且反应路径不互为逆向，故不构成可逆反应，C错误；D项，根据电负性Cl>H>Si，SiHCl3中Si为+4价，H为-1价，Cl为-1价。在碱性条件下，SiHCl3会和水发生氧化还原反应生成硅酸根、氢气、氯离子和水，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：，D正确；故选D。 10．如今，半导体“硅”已经成为信息时代高科技的代名词，高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业的基础材料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： 已知：SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气。 回答下列问题： (1)二氧化硅和硅酸盐是构成地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要微粒，SiO2的晶体类型为 。 (2)写出④的化学方程式为 。 (3)以上①~⑤的流程中，包含置换反应的是 (填序号)。整个操作流程都需隔绝空气，原因是 (答出两条即可)。 (4)氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统及以SiC单晶制作器件，在航空航天特殊环境下具有广泛的应用前景。科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为 。 (5)在硅酸盐中，SiO44-四面体［如下图(a)］通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大结构型式。图(b)为一种链状结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为 ，其化学式为 。 【答案】(1)共价晶体 (2) SiHCl3+H2Si+3HCl (3) ①②④ 防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸 (4)8Na+CCl4+ SiCl4=SiC+8 NaCl (5) sp3 (Si4O11)n6n-或Si4O116- 【解析】石英砂中主要成分是SiO2，与C在高温下发生反应SiO2+2CSi+2CO↑，得到粗硅，粗硅与HCl在300°C发生反应Si+3HClSiHCl3+H2，生成粗SiHCl3，粗SiHCl3中含有少量SiCl4，根据二者沸点不同，可以采取蒸馏的方法分离，纯SiHCl3在1084°C条件下与H2反应生成高纯硅，化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl。石英砂与焦炭在高温的氮气流中反应制得氮化硅，反应的化学方程式为6SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO↑。 (1)SiO2的结构为共价键结合成的空间网状结构，所以为共价晶体； (2)④的反应方程式为：SiHCl3+H2Si+3HCl； (3)以上①~⑤的流程中，①②④均属于置换反应；根据上述流程以及相关信息可知SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气，而空气中含有氧气和水蒸气，因此整个操作流程都需隔绝空气，原因是防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸； (4)根据提示，用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为8Na+CCl4+ SiCl4=SiC+8 NaCl； (5)根据图(b)可知，每个Si原子周围都与4个O原子相连，无孤对电子，所以Si原子为sp3杂化；根据晶胞结构图可知，在一个五角形的晶胞中，共有6个Si原子，其中有4个被2个晶胞共有，所以Si原子的实际个数是4×1/2+2=4；1个五角形的晶胞中有18个O原子，其中完全属于该晶胞的是4个，(上下各2个)，其余O原子均属于2个小正四面体共有，所以O原子的实际个数是4+14×1/2=11，每个独立的Si-O中的O原子带一个单位的负电荷，所以该晶胞的化学式是(Si4O11)n6n-或Si4O116-。 11．(2026·云南高三联考)氮化硅熔点高，硬度大，电绝缘性好，常温下化学性质稳定，不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种性能优异的无机非金属材料。一种工业硅粉(含少量铁、铜的单质及氧化物)和空气合成氮化硅的工艺流程如图： 已知：高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。 请回答下列问题： (1)氮化硅的化学式为___________；空气净化时，铜屑的作用是除去氮气中含有___________。 (2)稀酸X可能是___________(填序号)。 A．硫酸        B．硝酸        C．氢氟酸 (3)连接真空装置是为了___________。 (4)氮化硅的晶体类型为___________，氮化硅硬度大于单质硅，原因是___________。 (5)氮化硅可能具有的性质或特点有___________。(填序号) ①硬度大   ②熔点高   ③可以导电   ④存在单个分子   ⑤可作为高温结构陶瓷   ⑥可制作高速切削刀具 (6)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图)，其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，化学组成可表示为(M代表金属离子)。若M为二价阳离子，则___________；常采用水玻璃、偏铝酸钠在氢氧化钠溶液中反应结晶制得分子筛()，请写出化学反应方程式：___________。 【答案】(1)Si3N4 氧气 (2)B (3)排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气 (4) 共价晶体 Si-N键键长比Si-Si键短，键能大 (5)①②⑤⑥ (6) 【解析】以工业硅粉和空气为原料，先通过NaOH溶液除CO2、600℃铜网除O2、硅胶除水蒸气净化空气得到氮气，再与硅粉在1300~1400℃氮化炉中反应生成氮化硅，真空装置用于排尽炉内氧气和水蒸气以防止产品被腐蚀；粗产品用稀硝酸酸洗去除铁、铜单质及氧化物杂质，再经水洗、后处理得到纯品。氮化硅为共价晶体，因Si-N键键长比Si-Si键短、键能更大，硬度、熔点均高于单质硅，具有硬度大、熔点高、绝缘性好、化学性质稳定的特点，可作高温结构陶瓷和切削刀具，据此展开详解。 (1)“氮化炉”中硅与氮气反应生成氮化硅，化学式为Si3N4，空气中含少量氧气，铜屑在时与氧气反应生成氧化铜，可除去氧气。 (2)稀硫酸与Cu单质不反应，无法除去Cu单质，稀硝酸可与Cu、Fe单质及氧化物反应，氢氟酸腐蚀氮化硅，故X只能是硝酸。 (3)高温下氧气和水蒸气会腐蚀氮化硅，连接真空装置可排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气。 (4)共价晶体，Si-N键键长比Si-Si键短，键能大。 (5)氮化硅具有①硬度大、②熔点高、⑤可作为高温结构陶瓷、⑥可制作高速切削刀具等性质；③可以导电错误，氮化硅是绝缘体；④存在单个分子错误，它是原子晶体，不存在单个分子；故答案为①②⑤⑥； (6)(1)分子筛化学组成可表示为 。每个AlO2-带一个负电荷，SiO2中性。M为二价阳离子时，总正电荷为2a，总负电荷为x，由电荷守恒得2a=x，所以； (2) 水玻璃(Na2SiO3)、偏铝酸钠(NaAlO2)在氢氧化钠溶液中反应生成分子筛；方程式为：。 真题·实战演练 1．(2026·贵州卷，1，3分)高效转化和利用CO2是实现国家“双碳”目标、推动能源转型、培育绿色低碳新质生产力的关键路径。下列过程不涉及CO2化学变化的是( ) A．CO2经光电催化转化为有机化合物 B．CO2与天然气催化制备合成气(CO、H2) C．CO2参与喀斯特地貌中石灰岩的溶蚀与沉积 D．CO2超临界流体用作“超碳一号”发电系统的传热介质 【答案】D 【解析】A项，CO2经光电催化转化为有机化合物，有新物质生成，属于化学变化，A不符合题意；B项，CO2与天然气(主要成分为CH4)催化制备合成气，发生反应催化剂CO2+CH42CO+2H2，CO2参与反应生成新物质，属于化学变化，B不符合题意；C项，石灰岩溶蚀时发生反应CaCO3+CO2+H2O═Ca(HCO3)2，沉积时碳酸氢钙分解释放CO2并重新生成碳酸钙，均有新物质生成，属于化学变化，C不符合题意；D项，CO2超临界流体是CO2在特定温度、压强达到临界值后形成的特殊流体状态，仅利用其物理性质传递热量，CO2分子本身没有发生改变，无新物质生成，不涉及CO2的化学变化，D符合题意；故选D。 2．(2026·云南卷，12，3分)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C60的捕获与释放 C．乙中的C60与大环之间存在分子间作用力 D．调控pH可使甲和丙中*C的杂化方式发生可逆转变 【答案】A 【解析】A项，大环化合物甲与C60通过范德华力形成超分子乙，因此乙为分子晶体，A项错误；B项，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项，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项，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；故选A。 3．(2026·云南卷，1，3分)化学强国，筑梦未来。下列说法错误的是( ) A．“雪豹”轮式载具所用耐寒轮胎，属特种橡胶 B．“北脑一号”脑机系统植入手术所用钛板，属陶瓷材料 C．“天舟七号”飞船所用石英加速度计，核心部件含二氧化硅 D．“深海一号”储油平台所用聚酯系泊缆绳，主要成分为有机高分子 【答案】B 【解析】A项，橡胶属于有机高分子材料，耐寒轮胎为适应特殊环境设计，属于特种橡胶，A项正确；B项，钛板的核心成分是金属钛，属于金属材料，而陶瓷材料是无机非金属材料，因此钛板不属于陶瓷材料，B项错误；C项，石英的主要成分为二氧化硅，C项正确；D项，聚酯是由多元醇与多元酸通过缩聚反应生成的有机高分子化合物，D项正确；故选B。 4．(2026·黑吉辽蒙卷，1，3分)化学助力人工智能的发展，下列说法正确的是( ) A．锂离子电池可将化学能转化为电能 B．氮化镓()半导体属于有机材料 C．光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅 D．数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂 【答案】A 【解析】A项，锂离子电池属于原电池装置，工作时可将化学能转化为电能，A正确；B项，氮化镓(GaN)属于新型无机非金属材料，不是有机材料，B错误；C项，光导纤维纤芯的主要成分是二氧化硅，单晶硅是芯片的主要成分，C错误；D项，冷却液汽化属于物理变化，仅克服分子间作用力，不涉及化学键断裂，D错误；故选A。 5．(2023·浙江6月卷，1，3分)材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列材料主要成分属于有机物的是( ) A．石墨烯 B．不锈钢 C．石英光导纤维 D．聚酯纤维 【答案】D 【解析】A项，石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，为碳的单质，属于无机物，A不符合题意；B项，不锈钢是Fe、Cr、Ni等的合金，属于金属材料，B不符合题意；C项，石英光导纤维的主要成分为SiO2，属于无机非金属材料，C不符合题意；D项，聚酯纤维俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，属于有机物，D符合题意；故选D。 6．(2023·浙江1月卷，7，3分)下列反应的离子方程式不正确的是( ) A．Cl2通入氢氧化钠溶液：Cl2+2OH-= Cl-+ ClO-+H2O B．氧化铝溶于氢氧化钠溶液：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O C．过量CO2通入饱和碳酸钠溶液：2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3↓ D．H2SO3溶液中滴入氯化钙溶液：SO32-+Ca2+=CaSO3↓ 【答案】D 【解析】A项，Cl2通入氢氧化钠溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为：Cl2+2OH-= Cl-+ ClO-+H2O，A正确；B项，氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，B正确；C项，过量CO2通入饱和碳酸钠溶液反应产生碳酸氢钠晶体，反应的离子方程式为：2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3↓，C正确；D项，H2SO3溶液中滴入氯化钙溶液，因亚硫酸酸性弱于盐酸，不能发生反应，D不正确；故选D。 7．(2022·浙江6月卷，8，2分)下列说法不正确的是( ) A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明 C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料 D．用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏 【答案】A 【解析】A项，晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造晶体管、集成电路等，而二氧化硅常用于制造光导纤维，A错误；B项，钠的焰色反应为黄色，可用作透雾能力强的高压钠灯，B正确；C项，耐高温材料应具有高熔点的性质，氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，C正确；D项，石灰石的主要成分为碳酸钙，石灰石-石膏法脱硫过程中发生反应：CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D正确；故选A。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 碳、硅及无机非金属材料 (专项训练) 目 录 模拟·基础演练 考查碳及其重要化合物 考查硅及其重要化合物 考查硅的工业制法 考查硅及其化合物的综合利用 硅酸盐工业 新型无机非金属材料 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查碳及其重要化合物 1．柔性超平金刚石薄膜可360°弯曲且保持金刚石优异性能。下列说法正确的是( ) A．属于碳的同素异形体 B．基态C原子电子的空间运动状态有6种 C．薄膜可弯曲与共价键断裂有关 D．该材料有望替代钢筋混凝土 2．(2025·浙江嘉兴八校联盟高一期中)有一个反应在密闭容器中发生，三种物质CaCO3、CaO和CO2的质量比例变化如图所示。下列有关该反应的说法正确的是( ) A．CO2是反应物 B．CaO在反应中起催化作用 C．该反应是分解反应 D．反应中CaO和CaCO3的质量比为1∶1 3．利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是( ) A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐 B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想 C．1 mol CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA D．纳米金催化剂降低了反应的活化能 考查硅及其重要化合物 4．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是( ) A． 晶体硅的结构与金刚石类似 B． 晶体硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 C． 晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它提炼工艺复杂，价格昂贵 D． 晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电 5．(2025·浙江省北斗星盟三模)已知甲硅烷(SiH4)能与高锰酸钾溶液发生反应：SiH4 +2MnO4-=2MnO2↓+ SiO32-+H2↑+H2O。下列说法正确的是( ) A．该反应是在强酸性环境中进行的 B．该反应的现象之一是溶液变成紫红色 C．SiH4沸点比(CH3)4Si低 D．该反应中SiH4被还原 6．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 (1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是 (填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是 。 (2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。 (3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。 (4)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2Si(粗) SiiHCl3Si(纯)。写出步骤①的化学方程式： 。该反应中C作 剂，此方程式能否说明非金属性：C>Si 。若要证明C和Si的非金属性强弱，请设计实验并预测实验现象 。 考查硅的工业制法 7．(2025·浙江丽水高一期中)工业制备高纯硅的主要过程如下，下列说法正确的是( ) 石英砂粗硅高纯硅 A．该过程说明非金属性：C＞Si B．制备粗硅的化学反应方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑ C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气 D．单晶硅是应用广泛的半导体材料，常用来生产光导纤维 8．(2026·陕西西安高三模拟预测)芯片是人工智能的核心，其主要制作材料是硅。工业上用石英砂(主要成分是SiO2)为原料制取高纯度的硅，其生产流程如下图所示： 下列说法正确的是( ) A．高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料 B．反应③中，H2是还原剂，SiHCl3是氧化剂 C．步骤①中X是CO2 D．SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气： 9．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3 (沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应)与过量H2在1100～1200℃反应制备高纯硅的装置如下图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法错误的是( ) A．I装置可用于二氧化锰固体与浓盐酸反应制备氯气 B．装置II中盛装的是浓H2SO4、装置Ⅲ烧杯盛装的是温度高于32℃的温水 C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管 D．IV中发生反应的化学方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl 考查硅及其化合物的综合利用 10．【结合文化遗产】“四面天成体，硅酸不二盐。合分催化易，贵贱识瑕难。粉碎出新质，熔融弃旧观。单晶福四海，共价造人间。”有关这首五律诗的化学知识解读错误的是( ) A．硅酸盐主要以正盐形式存在 B．硅酸盐中，Si和O构成硅氧四面体 C．硅晶体用于制作光导纤维 D．大多数硅酸盐具有耐高温、耐腐蚀的特点 11．(2026·云南师大附中高三模拟)硅酸盐是地壳岩石的主要成分，某硅酸盐阴离子是以硅氧四面体为结构单元的无限伸展的双链结构(如图)。下列说法错误的是( ) A．电负性：Si＜O B．硅氧四面体结构单元中Si采取sp3 杂化 C．该阴离子的化学式可表示为SiO44- D．该硅酸盐中存在离子键和极性共价键 12．【硅酸盐结构】地壳中硅元素常以硅酸盐形式存在，与碳酸盐不同，硅酸盐结构复杂、种类繁多，其中下图为辉石单链和闪石双链两种硅酸根的结构(图中每个顶点代表1个氧原子，硅原子位于氧原子构成的四面体空隙中)。下列说法错误的是( ) A．两种硅酸根中Si元素的化合价均为＋4 B．辉石单链中每个氧与其相邻的氧原子以共价键形式相连 C．闪石双链的化学式为 D．硅酸根不能像碳酸根一样形成简单离子是因为的半径大较难形成键 硅酸盐工业 13．(2026·陕西咸阳三模)我国是一个拥有五千年文化传承的文明古国。央视以《国家宝藏》《中国国宝大会》等节目传播中华传统文化，下列文物主要由硅酸盐制成的是( ) 文物 名称 A．清明上河图 B．四羊方尊 C．兵马俑 D．太阳神鸟金饰 14．(2025·浙江强基联盟高三联考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( ) A．金属离子以离子键与阴离子或阴离子骨架结合 B．具有吸水性，需要密封保存 C．能与反应生成新盐 D．所有Si被Al取代则得到铝硅酸盐 15．【传统工艺】(2026·河北保定二模)河北定窑是宋代五大名窑之一，烧制的白瓷以“白如玉、薄如纸、声如磬”的特质享誉中外，其制作工艺蕴含深厚的化学智慧。下列有关说法正确的是( ) A．原料高岭土的主要成分为Al2O3·2SiO2·2H2O，其属于氧化物 B．釉料中添加的草木灰(含K2CO3)可与高岭土中的SiO2反应生成K2SiO3 C．白瓷“白如玉”的原因是瓷器产品中含有大量的硅、铝、铁的氧化物 D．白瓷“声如磬”是因为烧制时硅酸盐颗粒以共价键形成网状结构，使其强度和硬度增大 新型无机非金属材料 16．2025·浙江9+1联盟高一期中)下列有关无机非金属材料说法不正确的是( ) A．压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化 B．石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一 C．碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作 D．石墨烯的电阻率低，热导率也低 17．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)文物见证历史，化学创造文明。下列宁波博物馆馆藏文物中，主要由无机非金属材料制成的是( ) A．战国羽人竞渡铜钺 B．唐越窑青瓷托盏 C．明五子戏弥勒竹雕 D．南宋天封塔地宫银殿 18．【化工生产与学科知识结合】氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是 A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2 B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4 C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉 D．“稀酸Y”可选用稀硝酸 重难·创新演练 1．(2026·浙江杭州市高三年级教学质量检测)按物质组成进行分类，碳化硅陶瓷属于( ) A．硅酸盐 B．合金 C．有机高分子材料 D．无机非金属材料 2．(2026·浙江金华十校高三模拟考试)下列有关碳化硅(SiC)的描述不正确的是 A．俗称金刚砂 B．属于共价晶体 C．抗氧化性强 D．熔点较低 3．(2026·广西柳州高三模拟预测)化学材料在科技创新中起支撑作用，下列有关说法错误的是( ) A．“望宇”登月服所用的聚酰亚胺隔热层属于有机高分子材料 B．无铅储能陶瓷(如钛酸钡基陶瓷)属于新型无机非金属材料 C．我国第三代超量子计算机传输信号的光纤主要成分为晶体硅 D．常用于机器人导电填料的碳纳米管、石墨烯等均属于碳纳米材料 4．【历程分析】TiO2可以催化分解CO2实现碳元素的循环利用，其催化反应机理如下。下列说法正确的是( ) A．过程①催化剂TiO2被氧化 B．过程Ⅱ涉及共价键的断裂 C．该反应为2CO22CO+O2，△H>0 D．使用催化剂降低了反应的焓变，使CO2分解速率加快 5．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 6．(2026·浙江四校联考)稻壳制备纳米的流程图如下。下列说法不正确的是( ) A．制备的纳米Si粒子直径在20~40nm，属于胶体 B．SiO2属于酸性氧化物，是光纤的主要成分 C．盐酸在该工艺中体现了酸性 D．制备纳米Si：SiO2+2MgSi+2MgO 7．(2026·浙江温州育英实验学校等校选考模拟)SiCl4的水解机理如图所示(“□”代表Si的3d轨道)。下列说法不正确的是( ) A．甲和丙中的Cl-Si-Cl键角不相等 B．甲→丁过程涉及极性键的断裂和形成 C．相同条件下，SiCl4比CCl4易水解 D．NCl3水解产物是HNO3 8．(2026·浙江环大罗山联盟期中)高纯硅是现代信息产业的基础材料，工业制备高纯硅的一种工艺流程如图所示。下列说法中不正确的是( ) 已知：①粗SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点)。②Si-H键中，H对共用电子对引力更大；常温下，SiHCl3遇H2O剧烈反应，在空气中易自燃。 A．步骤①的原理为：SiO2＋2CSi＋2CO↑，该反应不能说明非金属性：C＞Si B．步骤③的方法为蒸馏 C．SiHCl3能与NaOH溶液反应，得到Na2SiO3 、NaCl和H2 D．已知步骤⑤产生氮化硅时的另一种产物为CO，则该反应中SiO2为氧化剂 9．(2026·辽宁沈阳高三模拟预测)“从沙滩到用户”是指半导体工业中，从沙子中(主要成分是SiO2)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：Cl>H>Si，下列说法正确的是( ) A．步骤①的反应生成CO，该反应能够说明碳的非金属性比硅强 B．整个过程中只有H2可以循环利用 C．步骤②和步骤③的反应互为可逆反应 D．与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 10．如今，半导体“硅”已经成为信息时代高科技的代名词，高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业的基础材料。制备高纯硅的主要工艺流程如图所示： 已知：SiHCl3极易水解，反应过程中会产生氢气。 回答下列问题： (1)二氧化硅和硅酸盐是构成地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要微粒，SiO2的晶体类型为 。 (2)写出④的化学方程式为 。 (3)以上①~⑤的流程中，包含置换反应的是 (填序号)。整个操作流程都需隔绝空气，原因是 (答出两条即可)。 (4)氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统及以SiC单晶制作器件，在航空航天特殊环境下具有广泛的应用前景。科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了SiC纳米棒，反应的化学方程式为 。 (5)在硅酸盐中，SiO44-四面体［如下图(a)］通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大结构型式。图(b)为一种链状结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为 ，其化学式为 。 11．(2026·云南高三联考)氮化硅熔点高，硬度大，电绝缘性好，常温下化学性质稳定，不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种性能优异的无机非金属材料。一种工业硅粉(含少量铁、铜的单质及氧化物)和空气合成氮化硅的工艺流程如图： 已知：高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。 请回答下列问题： (1)氮化硅的化学式为___________；空气净化时，铜屑的作用是除去氮气中含有___________。 (2)稀酸X可能是___________(填序号)。 A．硫酸        B．硝酸        C．氢氟酸 (3)连接真空装置是为了___________。 (4)氮化硅的晶体类型为___________，氮化硅硬度大于单质硅，原因是___________。 (5)氮化硅可能具有的性质或特点有___________。(填序号) ①硬度大   ②熔点高   ③可以导电   ④存在单个分子   ⑤可作为高温结构陶瓷   ⑥可制作高速切削刀具 (6)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图)，其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，化学组成可表示为(M代表金属离子)。若M为二价阳离子，则___________；常采用水玻璃、偏铝酸钠在氢氧化钠溶液中反应结晶制得分子筛()，请写出化学反应方程式：___________。 真题·实战演练 1．(2026·贵州卷，1，3分)高效转化和利用CO2是实现国家“双碳”目标、推动能源转型、培育绿色低碳新质生产力的关键路径。下列过程不涉及CO2化学变化的是( ) A．CO2经光电催化转化为有机化合物 B．CO2与天然气催化制备合成气(CO、H2) C．CO2参与喀斯特地貌中石灰岩的溶蚀与沉积 D．CO2超临界流体用作“超碳一号”发电系统的传热介质 2．(2026·云南卷，12，3分)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C60的捕获与释放 C．乙中的C60与大环之间存在分子间作用力 D．调控pH可使甲和丙中*C的杂化方式发生可逆转变 3．(2026·云南卷，1，3分)化学强国，筑梦未来。下列说法错误的是( ) A．“雪豹”轮式载具所用耐寒轮胎，属特种橡胶 B．“北脑一号”脑机系统植入手术所用钛板，属陶瓷材料 C．“天舟七号”飞船所用石英加速度计，核心部件含二氧化硅 D．“深海一号”储油平台所用聚酯系泊缆绳，主要成分为有机高分子 4．(2026·黑吉辽蒙卷，1，3分)化学助力人工智能的发展，下列说法正确的是( ) A．锂离子电池可将化学能转化为电能 B．氮化镓()半导体属于有机材料 C．光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅 D．数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂 5．(2023·浙江6月卷，1，3分)材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列材料主要成分属于有机物的是( ) A．石墨烯 B．不锈钢 C．石英光导纤维 D．聚酯纤维 6．(2023·浙江1月卷，7，3分)下列反应的离子方程式不正确的是( ) A．Cl2通入氢氧化钠溶液：Cl2+2OH-= Cl-+ ClO-+H2O B．氧化铝溶于氢氧化钠溶液：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O C．过量CO2通入饱和碳酸钠溶液：2Na++CO32-+CO2+H2O=2NaHCO3↓ D．H2SO3溶液中滴入氯化钙溶液：SO32-+Ca2+=CaSO3↓ 7．(2022·浙江6月卷，8，2分)下列说法不正确的是( ) A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明 C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料 D．用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 碳、硅及无机非金属材料(专项训练) 参考答案 模拟·基础演练 1 2 3 4 5 A A C A C 6．(1) Si SiO2 (2)SiO2+4HF＝SiF4+2H2O (3)2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体) (4) SiO2+2CSi+2CO↑ 还原 不能 将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 C D A C C B C D B D 17 18 B A 重难·创新演练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D D C C B A D D D 10．(1)共价晶体 (2) SiHCl3+H2Si+3HCl (3) ①②④ 防止SiHCl3发生水解、防止硅被氧化、防止氢气与氧气反应而发生爆炸 (4)8Na+CCl4+ SiCl4=SiC+8 NaCl (5) sp3 (Si4O11)n6n-或Si4O116- 11．(1)Si3N4 氧气 (2)B (3)排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气 (4) 共价晶体 Si-N键键长比Si-Si键短，键能大 (5)①②⑤⑥ (6) 真题·实战演练 1 2 3 4 5 6 7 D A B A D D A 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $