第04讲 碳、硅及无机非金属材料（培优讲义）（全国通用）2027年高考化学一轮复习高效培优系列

该高中化学高考复习讲义聚焦碳、硅及无机非金属材料核心考点，依据课标要求构建“知识导图-核心梳理-方法归纳”知识网络，通过考点梳理、解题技巧指导、真题实战演练等环节，帮助学生系统掌握碳硅单质及化合物性质、无机非金属材料应用，突破CO₂与碱反应图像分析等难点。 讲义创新采用“结构→性质→应用”三级分析法等教学策略，设计基础演练、能力进阶、真题实战分层练习，培养学生科学思维与探究能力。如考向02通过阶段划分与定量计算模型解析CO₂与碱反应图像题，有效提升学生解题效率，为教师精准把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第04讲 碳、硅及无机非金属材料 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 知识・归纳梳理（知识导图 核心梳理 方法归纳） 考点一 碳及其化合物 知识点01 碳单质 知识点02 碳的氧化物 知识点03 碳酸、碳酸盐 知识点04 碳元素在自然界中的循环 知识点05 CO2与碱、盐溶液的反应规律 考点二 硅及其化合物 知识点01 单质硅 知识点02 二氧化硅 知识点03 硅酸 知识点04 硅酸盐 知识点05 碳、硅及其化合物性质“反常”小结 考点三 无机非金属材料 知识点01 传统无机非金属材料 知识点02 新型无机非金属材料 重难・核心突破（核心提炼 解题技巧 命题探究） 考向01 考查碳及及其化合物性质和应用 解题技巧 “结构→性质→应用”三级分析法 考向02 考查CO2与碱反应图像分析 解题技巧 CO2与碱反应图像题解题步骤 考向03 考查硅及其化合物的性质及应用 解题技巧 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 考向04 考查硅的制备 解题技巧 设计制备纯硅的常考知识 考向05 考查传统和新型无机非金属材料的分类和应用 解题技巧 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1．了解硅、碳及其重要化合物的主要性质及应用。 2．了解无机非金属材料的生产及主要性能。 3．了解化学品的合理使用和注意事项。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 碳及其化合物 河北卷T12，3分 云南卷T12，3分 云南卷T1，3分 湖北卷T1，3分 河北卷T1，3分 甘肃卷T4，3分 新课标卷T7，6分 北京卷T8，3分 广东卷T7，3分 河北卷T4，3分 硅及其化合物 湖南卷T3，3分 河南卷T1，3分 云南卷T1，3分 云南卷T7，3分 广西卷T4，3分 江西卷T1，3分 山东卷T14，4分 无机非金属材料 河北卷T1，3分 黑吉辽蒙卷T1，3分 云南卷T1，3分 甘肃卷T1，3分 湖南卷T1，3分 陕晋宁青卷T1，3分 广东卷T3，2分 天津卷T1，3分 天津卷T4，3分 考情解读 分析近三年高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 1.从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，考查内容主要有以下几个方面： （1）直接考查硅及其化合物、碳及其氧化物的结构、性质。 （2）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。 （3）与环境相结合考查碳循环。 （4）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。 （5）原料中涉及硅元素的工艺流程中，考查硅及其化合物的性质。 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。 备考策略 （1）掌握C、Si单质及其重要化合物的主要性质及应用。 （2）了解无机非金属材料对社会发展的影响。注重联系生活实际。 （3）有意识运用相关知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳单质 1.碳原子的结构及碳元素的存在：C元素原子结构示意图： ，在自然界以化合态和游离态形式存在。 2.常见碳单质的结构和物理性质 常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等，它们互为同素异形体。 （1）金刚石（）： ①碳原子的排列方式： 的空间网状结构， ②碳原子的杂化方式： 杂化 ③物理性质：熔点 ，硬度 ， 导电； （2）石墨（） ①碳原子的排列方式：层状结构，每层为 的平面网状结构 ②碳原子的杂化方式： 杂化 ③物理性质：熔点 ，硬度 ， 导电 （3）足球烯(C60) ①碳原子的排列方式：“足球”状分子，由 形和 形排列而成， ②碳原子的杂化方式： 杂化 ③物理性质： 导电 3.碳单质化学性质 a．与O2的反应(用化学方程式表示)： ①O2不足： ； ②O2充足： 。 b．与氧化物反应(用化学方程式表示)： ①与CuO反应： (冶炼金属)； ②与Fe2O3反应： (冶炼金属)； ③与CO2反应： ； ④与水蒸气反应： (制水煤气)； ⑤与SiO2反应： (制粗硅)； (制金刚砂) c．与强氧化性酸反应 ①与浓硫酸反应： 。 ②与浓硝酸反应： 。 4.碳单质的用途： ①金刚石结构坚硬，用作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等； ②石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温,用作铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚； ③木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性，用作吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味剂等； ④可燃性，作燃料，用于家庭取暖、做饭等； ⑤还原性，作还原剂：冶炼金属，如冶炼金属铜、铁等。 知识点2 碳的氧化物 1.碳的氧化物的物理性质 色态味 密度(比空气) 水溶性 毒性 相互转化 CO 无色、无 味、气体 小 难溶 有(易结合血红蛋白) CO2 大 能溶 无(温室效应) 2.碳的氧化物的化学性质 ①CO具有较强的 性，可以与O2、金属氧化物等发生反应。 如与Fe2O3反应： 。 ②CO2是典型的 氧化物，也具有 性。 a.酸性氧化物 ①与水反应： ②与碱反应：CO2少量： ； CO2足量： ； (检验 ) ③与碱性氧化物反应： ④与Ca(ClO)2盐溶液反应： （CO2少量）； （CO2过量）； b.氧化性 ①与C反应： ； ②与Mg反应： 3.用途 ①CO:作燃料，冶炼金属； ②CO2:灭火，制汽水；植物肥料；化工原料等。 溶液中通入CO2气体产生沉淀的问题：向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2气体，由于盐酸的酸性比碳酸的强，不会产生BaCO3或CaCO3沉淀。 4.CO、CO2气体的除杂方法 CO中混有CO2 通过盛有 的洗气瓶，然后干燥气体 CO2中混有CO 通过盛有 的硬质玻璃管 CO2中混有O2 通过盛放 的硬质玻璃管 CO2中混有少量SO2 通过盛有 或 的洗气瓶，然后干燥气体 CO2中混有少量HCl 通过盛有 的洗气瓶，然后干燥气体 ①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去； ②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。 知识点3 碳酸、碳酸盐 1.碳酸：二 酸、不稳定，常用 代替H2CO3，但酸性比 强。 2.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 热稳定性 正盐＞酸式盐 溶液pH 同浓度：正盐＞酸式盐 相互转化 COHCO 知识点4 碳元素在自然界中的循环 1.CO2的主要来源：大量 的燃烧。 2.自然界消耗CO2的主要反应： a．溶于江水、海水中： ； b．光合作用将CO2转化为 ； c．岩石的风化： 。 知识点5 CO2与碱、盐溶液的反应规律 1、与碱溶液的反应 （1）反应原理: NaOHNa2CO3NaHCO3 （2）反应后溶质成分的判断 x＝ 溶质成分 x≤1∶1 1∶1<x<2∶1 x＝2∶1 x>2∶1 也可用数轴来表示： 2、CO2与盐溶液的反应 碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如： ① ② 或 当CO2过量时，发生反应如下： ③ 当CO2过量时，发生反应如下： ④ ⑤ (CO2过量时) (CO2少量时) ①“强酸制弱酸”是一个重要的化学反应规律，但不可认为弱酸就不能“制取”强酸。在某些条件下，当弱酸的酸根阴离子被沉淀或被氧化后，H＋就被“释放”出来，从而生成了强酸。如将H2S通入CuSO4溶液中或向氢硫酸中滴加氯水，均由氢硫酸这种弱酸生成了强酸：H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4(S2－与Cu2＋结合成难溶的CuS)，H2S＋Cl2===S↓＋2HCl(S2－被氧化)。 ②CO2与溶液反应的产物与CO2的用量无关，都生成NaHCO3，因为酸性H2CO3>>HCO。 ③CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3>HClO>HCO,但CO2与Ca(ClO)2溶液反应的产物与CO2的量有关，CO2的量不足时，CO2+Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO；CO2过量时，2CO2+Ca(ClO)2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClO；。 ④CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均不反应，无沉淀产生,但SO2通入Ca(NO3)2或Ba(NO3)2溶液发生氧化还原反应，均有沉淀产生。 考点二 硅及其化合物 知识点1 单质硅 1.硅的存在、结构与物理性质 （1）存在：单质硅有 硅和 硅两大类，自然界中 游离态硅——单质硅，硅以 态存在，主要以 和 的形式存在地壳中，含量仅次于 ，位列 。 （2）单质硅结构：硅元素原子序数为14，基态原子的简化电子排布式为 ，核外电子的空间运动状态有 种，不成对电子数有 个；单晶硅（）为 晶体，晶体中每个Si原子以 杂化，分别与 个相邻的Si 原子形成 个σ键，Si原子的配位数为 ，晶体中最小的环是 元环，1个环中平均含有 个Si原子，含Si—Si键数为 。 （2）物理性质：晶体硅是 色、有 、 而 的固体，其结构类似于 ，熔沸点 、硬度 ，导电能力介于 和 之间，是良好的 和 材料。金刚石、晶体硅、碳化硅中熔点从高到低的顺序是 。 2.单质硅化学性质——硅的化学性质 ，主要形成 化合物 a．常温 常温下，硅的化学性质不活泼，除 、 、 外不跟其他物质反应。 ①与氢氟酸反应的化学方程式： ； ②与NaOH溶液反应的化学方程式： ； ③与F2反应的化学方程式: b．高温 加热或高温条件下，硅也能和一些非金属单质反应。 ①与O2反应： 。 ②与Cl2反应： ③与C反应： 4.硅的用途： 材料、 电池、 芯片和 设备等。 5.高纯硅的制备 （1）制备原理：用 还原石英砂，得到含少量杂质的 ，然后转化为 ，再经 还原得到高纯硅。 （2）制备流程： （3）涉及的主要化学反应 (a) (b) (c) ①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。 知识点2 二氧化硅 1.二氧化硅的存在 自然界中，碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。天然SiO2有 和 两种，统称 ，硅石、 、 、 、 、沙子等主要成分都是SiO2。 2.二氧化硅的物理性质：纯净的SiO2是 的，其熔、沸点 ，硬度 ，不溶于 ，也不 。 3.二氧化硅的结构 SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧 (如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的 结构(如下图乙所示)。在SiO2晶体中，每个Si周围结合 个O，Si在中心，O在4个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合，SiO2晶体中Si和O的比例为 。由结构可知，二氧化硅的化学性质很 。 4.二氧化硅的化学性质 a.酸性氧化物，是硅酸的酸酐，但不与 反应。 ①SiO2可以与 反应，生成 ，如与氢氧化钠反应的化学方程式为 （Na2SiO3俗称 ，其水溶液俗称 ，可作 剂、 剂）； ②在高温条件下，能够与 反应，如与氧化钙反应的化学方程式为 。 ③在高温条件下可以与 反应，如与碳酸钠、碳酸钙反应的化学方程式为 ； （工业制玻璃）。 b.弱氧化性： ①与碳反应： (制 )； (制 )； ②与Mg反应： ； (制 )； c.特性：常温下与氢氟酸反应的化学方程式为： 。 5.二氧化硅的主要应用 ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品。 ②SiO2是制 的重要原料。 ③较纯的石英用于制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造 的化学仪器。 ④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。 （1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，因为SiO2与碱溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3。 （2）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。 （3）因为氢氟酸腐蚀玻璃并用于雕刻玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。 （4）SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。 （5）不能依据反应2C＋SiO2Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。此类反应能进行的原因是因为在高温条件下，生成物中的气体从反应体系中逸出，有利于反应向右进行。 （6）SiO2虽然能与NaOH溶液、HF溶液反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物，但与水不能直接反应。 （7）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。 （8）加热熔融NaOH时，不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁坩埚，原因是陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，SiO2能与NaOH反应，铝坩埚的主要成分是氧化铝，也能与NaOH反应。 知识点3 硅酸 1.硅酸的物理性质：硅酸是一种 色胶状物质， 溶于水，能形成胶体。新制备的硅酸为透明、胶冻状，硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶—— 。 2.硅酸的化学性质： （1）弱酸性：硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还 ，在与碱反应时只能与 反应。如： 。 （2）不稳定性：硅酸的热稳定性很 ，受热分解为SiO2和H2O： 。 3.硅酸的制备： 由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。 ， （证明酸性：H2CO3 H2SiO3）。 4.硅酸的用途：硅胶可作 的载体和袋装食品、瓶装药品的 。 知识点4 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.硅酸盐的氧化物表示方法——常用 的形式表示： 氧化物的书写顺序： 金属氧化物→ 金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“ ”隔开。 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 ，长石(KAlSi3O8)可表示为 。 （1）氧化物之间以“· ”隔开； （2）计量数配置出现分数应化为整数。硅酸盐改写为氧化物形式时，各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。当系数配置出现分数时一般应化为整数。如上例中KAlSi3O8，将K2O·Al2O3·3SiO2，要写成K2O·Al2O3·6SiO2。 3.硅酸钠(Na2SiO3)——又称泡花碱 ①物理性质： 色、 溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，有黏性，水溶液显碱性。 ②化学性质——与酸性较硅酸强的酸反应： a．与盐酸反应的化学方程式： 。 b．与CO2水溶液反应的化学方程式： 。 ③用途： 剂(矿物胶)、 剂和 材料。 ①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。 ②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。 知识点5 碳、硅及其化合物性质“反常”小结 1.一般情况下，非金属元素单质熔、沸点 ，硬度 ，但晶体硅、金刚石熔、沸点 ，硬度 ，其中金刚石为自然界中硬度 的物质。 2.一般情况下，非金属单质为 体，但硅为 体，石墨为电的 体。 3.Si的还原性 于C，但C在高温下能还原出Si： 。 4.非金属单质与碱反应一般既作 剂又作 剂，且 氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作 剂，且放出氢气： 。 5.非金属单质一般 与非氧化性酸反应，但硅能跟 反应： 。 6.一般情况下，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，二氧化硅是 氧化物，却能与 反应： (SiF4 属于盐，故SiO2 两性氧化物)。 7.一般情况下，无机酸 溶于水，但硅酸却 溶于水。 8.一般情况下，较强酸＋较弱酸的盐―→较弱酸＋较强酸的盐(溶液中的反应)。 因碳酸的酸性强于硅酸，所以水玻璃在空气中易变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。 但在高温下，可发生反应 ( 离开反应体系促进反应的正向进行)。 9.一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢： 。 10.一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的含氧酸，但二氧化硅 溶于水，也 与水反应。 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料多含 、 等元素，具有 、 、 等特点，以及特殊的 、 等性能。 2.分类——可以根据化学成分和性能进行分类。 1）按化学成分分类 无机非金属材料可以根据其主要化学成分进行分类，主要包括以下几类： （1）‌单质‌：如碳、硅等。 （2）‌氧化物‌：如二氧化硅、三氧化二铝等。 （3）‌碳化物‌：如碳化硅、碳化硼等。 （4）‌氮化物‌：如氮化硅、氮化铝等。 （5）‌硫化物‌：如硫化锌、硫化镉等。 （6）‌卤化物‌：如氟化钙、氯化钠等。 （7）‌硅化物‌：如硅化镁、硅化铜等。 （8）‌磷化物‌：如磷化铝、磷化镓等。 （9）‌氧氨化物‌：如氧氮化硅、氧氮化铝等。 2）按性能分类 无机非金属材料也可以根据其性能进行分类，主要包括以下几类： （1）‌结构材料‌：用于构建和支撑的材料，如水泥、玻璃、陶瓷等。 （2）‌功能材料‌：具有特定功能的材料，如： ①‌机械性能‌：高强材料、超硬材料、耐磨材料、韧性材料、摩擦材料等。 ②‌热学性能‌：耐火材料、绝热材料（保温材料）、传热材料、防火材料等。 ③‌化学性能‌：耐腐蚀材料、防水材料、吸附材料、离子交换材料、催化剂载体、胶凝材料等。 ④‌光学性能‌：电光材料、导光材料、透光材料、荧光材料、发光材料、感光材料、分光材料等。 ⑤‌电学性能‌：绝缘材料、介电材料、压电材料、铁电材料、超导材料、半导体材料等。 ⑥‌磁学性能‌：磁性材料。 ⑦‌声学性能‌：隔声材料、吸声材料等。 ⑧‌核物理性能‌：放射性材料、反应材料等。 ⑨‌生物性能‌：骨科材料、齿科材料、生物陶瓷等。 3.传统无机非金属材料 （1）含义：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 （2）分类 ①陶瓷：陶瓷以 (主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。 ②玻璃：普通玻璃的主要成分为 ，它是以 为主要原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的 而制得的，玻璃可用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。 ③水泥：普通硅酸盐水泥的主要原料是 ，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏 ，再研成细粉得到普通水泥。 是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。 （3）传统无机非金属材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 黏土、石灰石、石膏 石灰石、石英砂、纯碱 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 制备过程 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料经高温烧结而成 变化 复杂的物理、化学变化过程 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理、化学变化过程 组成 硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 铝酸三钙3CaO·Al2O3) 硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 硅酸盐 硅酸盐产品中，水泥和陶瓷的共同原料是黏土，水泥和玻璃的共同原料是石灰石。 知识点2 新型无机非金属材料 （1）含义： 含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅，具有特殊的 性能。 （2）性能:在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新特性和功能。 （3）代表物:碳化硅(SiC) ①俗名: 。 ②结构:碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似 的结构。1 mol SiC中含有 mol Si—C键。 ③性质和用途:硬度很 ,可用作 的磨料;具有优异的耐 抗 性能,可用作 材料、 材料等。 （4）其他新型陶瓷 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 可用于电力、交通、医疗等领域 （5）碳纳米材料 ①含义：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料,包括富勒烯、碳纳米管及石墨烯等,它们都是碳单质,互为同素异形体。 ②类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 新型材料 结构特点 主要性能 主要应用 富勒烯 碳原子构成的一系列笼形分子 在溶解性、磁性、非线性光学性质、光导电性等方面表现出优异性能 工业材料，应用于电化学，催化剂，化妆品，抗癌药物等 碳纳米管 石墨片层卷成的直径纳米级的管状物 比表面积大，具有高的强度和优良的电学性质 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高、具有很高的强度 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面 ③用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 重难・核心突破 考点01 考查碳及及其化合物性质和应用 【例1】（2026·北京·一模）多年来，研究人员一直无法在水体系中直接获得碳酸氢钙固体。我国科学家通过使钙离子和碳酸氢根离子在乙醇环境中直接反应，首次成功分离出碳酸氢钙晶体。下列说法不正确的是 A．分子中存在极性共价键 B．在水中的溶解度： C．受热分解能产生 D．向澄清石灰水中通入过量，所得溶液中含、 "结构→性质→应用"三级分析法 1.‌价类二维分析：横向非氧化还原反应，正向或斜向为氧化还原反应； 2.性质-应用推导： ①导电性（石墨）→ 电极材料 ②吸附性（活性炭）→ 净水处理 ③高硬度（金刚石）→ 切割工具 3. ‌实验探究模型‌ ①CO2性质验证：通过石蕊变色（生成H2CO3）、石灰水变浑浊（生成CaCO3）； ②碳还原性实验：C+CuOCu+CO2（黑色固体变红） 【变式探究1】（25-26高一上·北京·期末）最近，科学家开发出一种低成本光伏材料—蜂窝状石墨烯。生产原理是(石墨烯)，然后除去，即可制得蜂窝状石墨烯。下列有关说法不正确的是 A．该生产石墨烯的反应属于氧化还原反应 B．自然界中碳元素有游离态和化合态两种存在形式 C．属于碱性氧化物，CO属于酸性氧化物 D．石墨烯与金刚石互为同素异形体 【变式探究2】（2026·黑龙江哈尔滨·一模）最近，某科研团队首次合成由10个碳原子组成的环型纯碳分子材料，其合成方法如图所示。下列说法正确的是 A．环型中碳原子采用杂化 B．环型的熔点高于的熔点 C．原料可以由苯的同系物与氯气在光照条件下取代得到 D．环型与石墨烯互为同素异形体 考点02 考查CO2与碱反应图像分析 【例2】（多选）（2024·上海崇明·二模）向500mL2mol·L−1的NaOH溶液中通入一定体积的CO2充分反应，再向所得溶液中逐滴滴加1mol·L−1的稀盐酸。测得产生CO2的物质的量随加入盐酸的体积变化如图所示。则下列说法正确的是 A．整个过程中Na+没有参与化学反应，故保持不变 B．图中的a=0.4，b=1.0 C．稀盐酸滴加在0→0.2L过程中，发生的离子反应是： D．在A、B、C、D四处的溶液中，能与大量K+、Ba2+、NO、OH−共存的只有1处 CO2与碱反应图像题解题步骤 1.标定坐标轴 ①横轴：通入CO2体积/时间或加入酸量； ②纵轴：pH/气体体积/导电率。 2.阶段划分 ①区域A（0≤n(CO2)/n(NaOH)<0.5）：NaOH过量段 ②区域B（0.5≤n(CO2)/n(NaOH)<1）：Na2CO3主存段 ③区域C（n(CO2)/n(NaOH)≥1）：NaHCO3生成段 3.‌定量计算：根据拐点体积计算溶质比例（如a=b-a时为纯Na2CO3） 【变式探究1】将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合物溶于水，配成1L溶液，取50mL溶液，滴加一定物质的量浓度的盐酸与它反应，得到的图象如下，下列说法正确的是 A．③代表产生的CO2的物质的量 B．原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1：2 C．盐酸的浓度是0.5mol·L-1 D．盐酸加到150mL时，放出CO2气体2.24L 【变式探究2】（2020·湖北·二模）2019年9月起，澳大利亚山火已经持续100多天，产生了大量温室气体。有50mLNaOH溶液，向其中逐渐通入一定量的CO2，然后向溶液中逐滴加入0.1mol/L的稀盐酸，产生的CO2气体体积（标准状况）与所加入的盐酸的体积之间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．滴加盐酸过程中，混合溶液的导电能力不断增强 B．滴加盐酸过程中，混合溶液中c(CO32－)、c(HCO3－)、c(H2CO3)之和不断减小 C．V(稀盐酸)=25mL时，c(H＋)＋c(H2CO3)=c(CO32－)＋c(OH－) D．V(稀盐酸)=50mL时，c(Na＋)=c(H2CO3)＋c(HCO3－)＋c(CO32－) 考点03 考查硅及其化合物的性质及应用 【例3】（2026·河南新乡·模拟预测）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 "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 ②SiO2：四面体网状结构→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.‌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 【变式探究1】（2025·陕西安康·模拟预测）从某钒矿石(主要含有、、)中获取溶液的流程如下： 已知：是两性氧化物，难溶于水，溶于强碱生成，溶于强酸生成。 下列说法错误的是 A．将钒矿石粉碎有利于提高钒的浸出率 B．“酸浸”时不宜加入过多硫酸 C．“调pH”时钒的转化： D．浸渣①的主要成分为，滤渣②的主要成分为 【变式探究2】（2025·湖南邵阳·模拟预测）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法正确的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．1molSi含Si-Si键的数目约为 C．在中原子轨道杂化类型为杂化 D．反应③中还原剂与氧化剂物质的量之比为1：1 考点04 考查硅的制备 【例4】（2025·甘肃白银·模拟预测）硅是电器工业中的重要半导体材料，工业制硅的流程如图所示。制粗硅的副反应：。下列说法错误的是 A．粗硅与HCl反应后的产物可用蒸馏法进行提纯 B．制粗硅的副反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：3 C．三氯硅烷遇水发生反应会产生氢气 D．该流程中可循环利用的物质有HCl、 设计制备纯硅的常考知识 （1）粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3： Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 （2）SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅： SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl （3）SiO2＋2Mg2MgO＋Si （4）SiHCl3、SiCl4能与水发生反应： SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl （5）SiH4在空气中易自燃 【变式探究1】（2026·浙江温州·模拟预测）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域，工业制备高纯硅的原理如下： 下列说法正确的是 A．石英砂主要成分为二氧化硅，属于酸性氧化物，可与水反应生成胶状硅酸用作干燥剂 B．步骤①反应生成的气体产物直接通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊 C．步骤③中，反应后的尾气经分离提纯后可循环用于步骤② D．步骤③每生成1 mol高纯硅，转移2 mol电子 【变式探究2】（2026·云南昆明·二模）高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，可以按下列方法制备： 下列说法正确的是 A．和均为分子晶体，熔点 B．反应①中，每生成1 molSi，得到1 mol C．反应②的化学方程式为 D．反应③中，每消耗22.4 L，生成1 molSi 考点05 考查传统和新型无机非金属材料的分类和应用 【例5】（2025·陕西渭南·三模）陕西历史博物馆珍藏的文物，记录着我国灿烂的历史文化，下列文物的主要成分是有机高分子化合物的是 A．展示大汉雄风的西汉玉器皇后之玺 B．艺术价值极高的唐三彩骆驼载乐俑 C．出土于茂陵的鎏金银竹节铜熏炉 D．展示秦汉文明的“丝路一号”古木船 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 【变式探究1】（2026·广西桂林·一模）2026年春晚舞台上，宇树科技的机器人惊艳登场。下列说法正确的是 A．芯片的主要成分是二氧化硅 B．机器人搭载的锂电池，轻便稳定，比能量低 C．机器人使用的碳纤维复合材料属于有机高分子材料 D．机器人使用石墨烯作为导热材料，利用了石墨烯超高导热率 【变式探究2】（2026·北京昌平·一模）2026年1月我国科研团队在嫦娥六号带回的月壤样品中，首次发现了天然形成的单壁碳纳米管。它是一种由单层碳原子卷曲而成的中空管状纳米材料，具有优异的导电导热性。关于单壁碳纳米管，下列说法正确的是 A．属于金属材料 B．是由碳元素组成的化合物 C．是由碳原子通过离子键形成的 D．比金刚石导电能力强 拔高・分层集训 基础演练 1．（2025·湖南娄底·模拟预测）化学与材料科学密切相关。下列说法中错误的是 A．二氧化硅常用于制造光导纤维 B．镁铝合金的密度小、强度高，是一种用途广泛的无机非金属材料 C．利用合成淀粉实现了无机小分子向有机高分子的转变 D．高压钠灯发出的黄光射程远、透雾能力强，可用于道路照明 2．（2026·山西晋城·一模）光伏组件(PV)安装量的快速增长使得回收报废PV成为亟待解决的问题。一种从报废光伏板中回收硅的环保工艺如图所示。下列叙述正确的是 A．“拆分”过程中铝元素发生还原反应 B．高纯硅常用于生产光导纤维 C．乙酸乙酯可用作饮料、糖果、化妆品中的香料 D．钢化玻璃和有机玻璃均含有硅元素 3．（2025·安徽·模拟预测）2025年蛇年春晚，一群穿着花棉袄的机器人秧歌舞冲上热搜。下列有关机器人制造材料的说法，正确的是 A．聚酰胺(PA)因具有良好耐磨性而用于制作机器人的连接部件，其属于有机合成材料 B．具有高强度的碳纤维复合材料用于制作机器人手臂等运动部件，其属于无机非金属材料 C．铝合金具有密度低、强度高的特点，用于制作轻型机器人的骨架，其属于金属合成材料 D．用于控制机器人大脑的AI人工智能芯片，其制造材料硅属于传统无机非金属材料 4．（2025·四川攀枝花·一模）2025年全国两会期间，国务院总理李强在《政府工作报告》工作回顾中指出“‘进’的步伐坚实有力……创新能力有新提升，集成电路、人工智能、量子科技等领域取得新成果”。下列有关说法不正确的是 A．用苯酚和甲醛合成的酚醛树脂可制作集成电路底板 B．集成电路的基础材料高纯硅可用化学方法制得 C．量子通信材料螺旋碳纳米管和石墨烯属于碳的同素异形体 D．人工智能可从零开始设计由、、三种元素组成的蛋白质 5．（2025·湖南·模拟预测）物质微观结构决定宏观性质，进而影响用途。下列结构或性质不能解释其用途的是 选项 结构或性质 用途 A 石墨呈层状结构，层间以范德华力结合 石墨可用作润滑剂 B 单晶硅熔点高、硬度大 单晶硅可用于制造光电池 C 水杨酸合成阿司匹林后，形成的分子内氢键：，使酸性减弱 可减少对胃肠的刺激，用作解热、镇痛的药物 D 冠醚18-冠-6空腔直径(260～320pm)与直径(276pm)接近 冠醚18-冠-6可识别，能增大在有机溶剂中的溶解度 6．（2026·浙江杭州·模拟预测）已知在常温下为无色液体，下列推测不正确的是 A．高温条件下，与水反应的方程式： B．乙醇可与反应，生成 C．氨气与反应，会出现白烟 D．可用钠还原制单质硅 7．（2026·陕西西安·模拟预测）为实现对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有、、CuO、ZnO、PbO、、SiO2等)中的铜和锌的分离回收，一研究小组设计如下工艺流程。 已知：①“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。②“中和除杂”步骤，调控溶液左右。下列说法正确的是 A．“碱浸脱氯”步骤，滤液①的pH大于原溶液的pH B．滤渣①的成分为，滤渣②的成分为 C．“电解分离”时，理论上每产生0.5molCu，阳极就伴有5.6L(标况)生成 D．CuCl可通过处理返回到碱浸脱氯步骤中，该“处理”步骤最佳操作为盐酸酸化、双氧水氧化 8．（2026·湖北孝感·二模）X与Y为短周期同主族元素形成的单质，T是一种常见的温室气体。相关物质转化关系如图所示，下列叙述正确的是 A．高纯度的M可以用于制造太阳能电池 B．常温下Y与盐酸会剧烈反应，放出大量H2 C．相同物质的量的晶体M和晶体Y所含σ键数目均为2NA D．设计Y→Q→Y的过程是为了提纯 9．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）下列化学实例与方程式不匹配的是 选项 实例 方程式 A 用氮化镁()干燥液氨 B 用浓溶液洗除实验服上的黑色银斑 C 纯碱熔样致石英()坩埚损坏 D 工业废水中的用FeS去除 10．（2025·贵州毕节·一模）一种以四水合乙酸钴作催化剂，通过碳热还原法制备SiC的工艺如图所示。已知SiC在常温下不与氢氟酸反应，高温下能与氧气反应生成和。下列说法错误的是 A．SiC晶体为共价晶体 B．“碳化”过程中Ar作保护气 C．“碳热还原”过程中产生的主要气体为 D．“酸洗”步骤中可使用氢氟酸 11．（2025·云南文山·模拟预测）下列化学反应方程式或离子方程式书写错误的是 A．焦炭与二氧化硅制备粗硅的反应： B．硫酸氢钠溶液与少量亚硫酸钠溶液反应： C．蔗糖水解反应：(蔗糖)(葡萄糖)(果糖) D．溶液与等物质的量的反应： 12．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）工业上利用废镍催化剂(含65%NiO、15%、10%CaO、6%SiO2及4%MgO)制备电池级(要求杂质离子浓度)的流程如下。下列说法错误的是 已知：①常温下，，，，； ②滤液1中； ③滤液2中； ④滤液3中，反应分两个步骤：(快反应)，(慢反应)。 A．酸浸时可以与硫酸反应形成胶体，加速固液分离 B．滤液1中需调节至，才能确保沉淀完全且不沉淀 C．滤液2中添加，当恰好沉淀完全时，未沉淀完全 D．慢反应步骤决定沉淀速率，适当增加浓度可提高产率 13．（多选）（2026·山东东营·一模）矿石分解是金属冶炼过程中最关键的一步，是分解矿石的明星试剂，工业上用分解硼镁矿(含、、、、)流程如下： 下列说法错误的是 A．滤渣中仅含有、 B．加热可制备MgO C．、是酸性氧化物，与溶液不反应 D．用硫酸调pH过程中发生了反应： 能力进阶 14．（2026·海南·模拟预测）是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： （1）Si在元素周期表中的位置_______，下列关于含硅化合物说法错误的是_______。 A．是分子晶体 B．透辉石()可表示为 C．镁橄榄石()在一定条件下可以与HCl反应 （2）烧渣是LiCl、和的混合物，请写出“500℃焙烧”的化学方程式_______。“焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式解释产生大量烟雾的原因_______。 （3）“操作X”是_______。 （4）鉴别洗净的“滤饼2”和固体常用方法的名称为_______。 （5）在纯氧中加热分解，测得升温过程中固体的质量变化如下图所示。加热分解制备需要控制的温度范围为_______。 15．（2026·四川绵阳·二模）甘油与水蒸气重整获得过程中的主要反应： ①甘油分解： ②水气变换： 已知：为物质生成焓，反应焓变产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生成焓如下表所示。 物质 -242 -394 0 -669 反应产物的选择性定义为。 回答下列问题： （1）甘油与水蒸气重整获得的总反应③，其热化学方程式为_______，_______0(填“>”、“＜”或“=”)，反应在_______(填“高温”或“低温”)自发进行。 （2）在甘油与水蒸气重整的过程中，存在甲烷化副反应④： 。反应达平衡时，温度对、、选择性的影响情况如图所示。图中表示选择性的曲线是_______(填“a”或“b”)，以后，的选择性随温度升高呈减小趋势，结合化学反应原理加以解释_______。 （3）维持压强，在温度为条件下，与发生上述反应达平衡状态时，测得体系中部分组分的物质的量如下表所示： 组分 CO 物质的量/mol 0.6 9.6 0.6 4.2 结合上表数据，、条件下，的平衡转化率为_______%，甲烷化反应的平衡常数_______(用含的计算式表示，无须化简。分压=总压物质的量分数)。 （4）在实际生产中，增大水醇比可避免积碳的生成。用化学方程式说明以上措施的原理_______。 16．（2025·河南信阳·一模）硅是半导体行业不可或缺的基础材料，其纯度直接影响产品性能。三氯硅烷()是制备高纯硅的关键中间体。某化学兴趣小组拟在实验室模拟工业合成的流程，使用粗硅与氯化氢()气体在加热条件下反应。实验装置如下图所示(加热及夹持装置已略去)。请回答下列问题： 已知：①常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，易水解。 ②中显+4价。 （1）管式炉中发生反应的化学反应方程式为______。 （2）制备时进行操作：(ⅰ)检查装置气密性；(ⅱ)将盛有粗硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)缓缓通入，一段时间后接通冷凝装置，加热管式炉开始反应。判断制备反应结束的实验现象是______。 （3）图示装置存在的两处缺陷是______。 （4）若逸散到溶液中，发生反应的化学方程式为______。 （5）采用如下方法测定溶有少量的纯度。 样品经水解、干燥等预处理得硅酸水合物后，进行如下实验操作： ①______(填操作名称，下同)；②______；③称量，测得所得固体氧化物质量为。 下列仪器中，①、②操作中需使用的仪器为______(填字母)。测得样品纯度为______(用含、的代数式表示)。 （6）工业上生产硅时曾经使用活泼金属锌或镁等固体还原以制得硅，后来选择用高纯还原，使用作还原剂的优点是______。 真题实战 1．（2026·湖南·高考真题）化学知识在生产、生活中应用广泛。下列反应方程式错误的是 A．氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃： B．侯氏制碱法的主要反应： C．酸性高锰酸钾溶液测定空气中的含量： D．醋酸除去水垢中的： 2．（2026·江西·高考真题）我国科学家在硅衬底上成功合成材料，实现了黄光LED的重大突破，点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族，下列说法正确的是 A．Ga的价层电子排布是 B．中Ga与In化合价不同 C．单晶硅是半导体材料 D．是金属材料 3．（2025·云南·高考真题）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．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： 4．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．1molSi含Si-Si键的数目约为 C．原料气HCl和应充分去除水和氧气 D．生成的反应为熵减过程 5．（2025·天津·高考真题）下列叙述和反应方程式相对应且正确的是 A．实验室制备氨气： B．与盐酸反应： C．常温下，将氯气通入溶液中： D．氯化亚铁溶液中加入稀硝酸：(稀) 6．（2023·山东·高考真题）三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： （1）制备时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，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）已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为_____。 （3）采用如下方法测定溶有少量的纯度。 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①_____，②_____(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为_____(填标号)。测得样品纯度为_____(用含、的代数式表示)。 7．（2025·江西·高考真题）稀散金属镓(，ⅢA族)是重要的战略资源。以棕刚玉烟尘(主要成分为、、、和少量)为原料制备金属镓的工艺流程图如下： 回答下列问题： （1）滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为_______(填化学式)，与碱反应的离子方程式为_______、_______。 （2）水热再生过程中，需要定量补充固体的目的是_______，以获得高纯度分子筛()材料。滤液2的_______(填“大于”或“小于”)滤液1的。 （3）已知树脂片段的结构为。在吸附时，中心镓离子与树脂间存在的主要相互作用是_______。 （4）操作X为_______。 （5）硅-钾化肥可改良土壤环境。依据其一有效组分的晶胞结构，推测该组分中钾离子能被植物吸收的原因是_______。 1 / 19 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 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 知识・归纳梳理（知识导图 核心梳理 方法归纳） 考点一 碳及其化合物 知识点01 碳单质 知识点02 碳的氧化物 知识点03 碳酸、碳酸盐 知识点04 碳元素在自然界中的循环 知识点05 CO2与碱、盐溶液的反应规律 考点二 硅及其化合物 知识点01 单质硅 知识点02 二氧化硅 知识点03 硅酸 知识点04 硅酸盐 知识点05 碳、硅及其化合物性质“反常”小结 考点三 无机非金属材料 知识点01 传统无机非金属材料 知识点02 新型无机非金属材料 重难・核心突破（核心提炼 解题技巧 命题探究） 考向01 考查碳及及其化合物性质和应用 解题技巧 “结构→性质→应用”三级分析法 考向02 考查CO2与碱反应图像分析 解题技巧 CO2与碱反应图像题解题步骤 考向03 考查硅及其化合物的性质及应用 解题技巧 "结构→性质→制备→应用"四步分析法 考向04 考查硅的制备 解题技巧 设计制备纯硅的常考知识 考向05 考查传统和新型无机非金属材料的分类和应用 解题技巧 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1．了解硅、碳及其重要化合物的主要性质及应用。 2．了解无机非金属材料的生产及主要性能。 3．了解化学品的合理使用和注意事项。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 碳及其化合物 河北卷T12，3分 云南卷T12，3分 云南卷T1，3分 湖北卷T1，3分 河北卷T1，3分 甘肃卷T4，3分 新课标卷T7，6分 北京卷T8，3分 广东卷T7，3分 河北卷T4，3分 硅及其化合物 湖南卷T3，3分 河南卷T1，3分 云南卷T1，3分 云南卷T7，3分 广西卷T4，3分 江西卷T1，3分 山东卷T14，4分 无机非金属材料 河北卷T1，3分 黑吉辽蒙卷T1，3分 云南卷T1，3分 甘肃卷T1，3分 湖南卷T1，3分 陕晋宁青卷T1，3分 广东卷T3，2分 天津卷T1，3分 天津卷T4，3分 考情解读 分析近三年高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 1.从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，考查内容主要有以下几个方面： （1）直接考查硅及其化合物、碳及其氧化物的结构、性质。 （2）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。 （3）与环境相结合考查碳循环。 （4）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。 （5）原料中涉及硅元素的工艺流程中，考查硅及其化合物的性质。 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。 备考策略 （1）掌握C、Si单质及其重要化合物的主要性质及应用。 （2）了解无机非金属材料对社会发展的影响。注重联系生活实际。 （3）有意识运用相关知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 考点一 碳及其化合物 知识点1 碳单质 1.碳原子的结构及碳元素的存在：C元素原子结构示意图： ，在自然界以化合态和游离态形式存在。 2.常见碳单质的结构和物理性质 常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等，它们互为同素异形体。 （1）金刚石（）： ①碳原子的排列方式：正四面体的空间网状结构， ②碳原子的杂化方式：sp3杂化 ③物理性质：熔点高，硬度大，不导电； （2）石墨（） ①碳原子的排列方式：层状结构，每层为正六边形的平面网状结构 ②碳原子的杂化方式：sp2杂化 ③物理性质：熔点高，硬度小，能导电 （3）足球烯(C60) ①碳原子的排列方式：“足球”状分子，由正五边形和正六边形排列而成， ②碳原子的杂化方式：sp2杂化 ③物理性质：不导电 3.碳单质化学性质 a．与O2的反应(用化学方程式表示)： ①O2不足：2C＋O22CO； ②O2充足：C＋O2CO2。 b．与氧化物反应(用化学方程式表示)： ①与CuO反应：2CuO＋C2Cu＋CO2↑(冶炼金属)； ②与Fe2O3反应：Fe2O3＋3C2Fe＋3CO↑(冶炼金属)； ③与CO2反应：CO2＋C2CO； ④与水蒸气反应：C＋H2O(g)CO＋H2(制水煤气)； ⑤与SiO2反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制粗硅)；SiO2＋3CSiC＋2CO↑(制金刚砂) c．与强氧化性酸反应 ①与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 ②与浓硝酸反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 4.碳单质的用途： ①金刚石结构坚硬，用作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等； ②石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温,用作铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚； ③木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性，用作吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味剂等； ④可燃性，作燃料，用于家庭取暖、做饭等； ⑤还原性，作还原剂：冶炼金属，如冶炼金属铜、铁等。 知识点2 碳的氧化物 1.碳的氧化物的物理性质 色态味 密度(比空气) 水溶性 毒性 相互转化 CO 无色、无 味、气体 小 难溶 有(易结合血红蛋白) CO2 大 能溶 无(温室效应) 2.碳的氧化物的化学性质 ①CO具有较强的还原性，可以与O2、金属氧化物等发生反应。 如与Fe2O3反应：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 ②CO2是典型的酸性氧化物，也具有氧化性。 a.酸性氧化物 ①与水反应：CO2＋H2OH2CO3 ②与碱反应：CO2少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O；CO2足量：CO2＋NaOH===NaHCO3；Ca(OH)2＋CO2=== CaCO3↓＋H2O(检验CO2) ③与碱性氧化物反应：CO2＋CaO=CaCO3 ④与Ca(ClO)2盐溶液反应：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO（CO2少量）； Ca(ClO)2＋2CO2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO（CO2过量）； b.氧化性 ①与C反应：CO2＋C2CO； ②与Mg反应：2Mg＋CO22MgO＋C 3.用途 ①CO:作燃料，冶炼金属； ②CO2:灭火，制汽水；植物肥料；化工原料等。 溶液中通入CO2气体产生沉淀的问题：向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2气体，由于盐酸的酸性比碳酸的强，不会产生BaCO3或CaCO3沉淀。 4.CO、CO2气体的除杂方法 CO中混有CO2 通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，然后干燥气体 CO2中混有CO 通过盛有灼热CuO的硬质玻璃管 CO2中混有O2 通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 CO2中混有少量SO2 通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶，然后干燥气体 CO2中混有少量HCl 通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，然后干燥气体 ①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH溶液除去； ②CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。 知识点3 碳酸、碳酸盐 1.碳酸：二元弱酸、不稳定，常用CO2＋H2O代替H2CO3，但酸性比苯酚、次氯酸强。 2.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 热稳定性 正盐＞酸式盐 溶液pH 同浓度：正盐＞酸式盐 相互转化 COHCO 知识点4 碳元素在自然界中的循环 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： a．溶于江水、海水中：CO2＋H2OH2CO3； b．光合作用将CO2转化为O2； c．岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。 知识点5 CO2与碱、盐溶液的反应规律 1、与碱溶液的反应 （1）反应原理: NaOHNa2CO3NaHCO3 （2）反应后溶质成分的判断 x＝ 溶质成分 x≤1∶1 NaHCO3 1∶1<x<2∶1 Na2CO3、NaHCO3 x＝2∶1 Na2CO3 x>2∶1 NaOH、Na2CO3 也可用数轴来表示： 2、CO2与盐溶液的反应 碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入Na2SiO3、NaClO、、NaAlO2等盐溶液中，均能发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如： ①CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3 ②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H4SiO4↓＋Na2CO3或CO2＋Na2SiO3＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 当CO2过量时，发生反应如下：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO 当CO2过量时，发生反应如下：2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===Ca(HCO3)2＋2HClO ④CO2＋＋H2O―→＋NaHCO3 ⑤CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3(CO2过量时) CO2＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3(CO2少量时) ①“强酸制弱酸”是一个重要的化学反应规律，但不可认为弱酸就不能“制取”强酸。在某些条件下，当弱酸的酸根阴离子被沉淀或被氧化后，H＋就被“释放”出来，从而生成了强酸。如将H2S通入CuSO4溶液中或向氢硫酸中滴加氯水，均由氢硫酸这种弱酸生成了强酸：H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4(S2－与Cu2＋结合成难溶的CuS)，H2S＋Cl2===S↓＋2HCl(S2－被氧化)。 ②CO2与溶液反应的产物与CO2的用量无关，都生成NaHCO3，因为酸性H2CO3>>HCO。 ③CO2与NaClO溶液反应的产物与CO2的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性H2CO3>HClO>HCO,但CO2与Ca(ClO)2溶液反应的产物与CO2的量有关，CO2的量不足时，CO2+Ca(ClO)2＋H2O=CaCO3↓＋2HClO；CO2过量时，2CO2+Ca(ClO)2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClO；。 ④CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均不反应，无沉淀产生,但SO2通入Ca(NO3)2或Ba(NO3)2溶液发生氧化还原反应，均有沉淀产生。 考点二 硅及其化合物 知识点1 单质硅 1.硅的存在、结构与物理性质 （1）存在：单质硅有晶体硅和无定形硅两大类，自然界中无游离态硅——单质硅，硅以化合态存在，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在地壳中，含量仅次于氧，位列第二。 （2）单质硅结构：硅元素原子序数为14，基态原子的简化电子排布式为[Ne]3s23p2，核外电子的空间运动状态有8种，不成对电子数有2个；单晶硅（）为共价晶体，晶体中每个Si原子以sp3杂化，分别与4个相邻的Si 原子形成4个σ键，Si原子的配位数为4，晶体中最小的环是6元环，1个环中平均含有0.5 个Si原子，含Si—Si键数为1。 （2）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和合金材料。金刚石、晶体硅、碳化硅中熔点从高到低的顺序是金刚石、碳化硅、晶体硅。 2.单质硅化学性质——硅的化学性质不活泼，主要形成四价化合物 a．常温 常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质反应。 ①与氢氟酸反应的化学方程式：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑； ②与NaOH溶液反应的化学方程式：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑； ③与F2反应的化学方程式:Si＋2F2===SiF4 b．高温 加热或高温条件下，硅也能和一些非金属单质反应。 ①与O2反应：Si＋O2SiO2。 ②与Cl2反应：Si＋Cl2SiCl4 ③与C反应：Si+ CSiC 4.硅的用途：半导体材料、太阳能电池、计算机芯片和耐酸设备等。 5.高纯硅的制备 （1）制备原理：用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原得到高纯硅。 （2）制备流程： （3）涉及的主要化学反应 (a)SiO2＋2CSi＋2CO↑ (b)Si＋3HClSiHCl3＋H2 (c)SiHCl3＋H2Si＋3HCl ①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。 知识点2 二氧化硅 1.二氧化硅的存在 自然界中，碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。天然SiO2有晶体和无定形两种，统称硅石，硅石、石英、水晶、玛瑙、硅藻土、沙子等主要成分都是SiO2。 2.二氧化硅的物理性质：纯净的SiO2是无色透明的，其熔、沸点高，硬度大，不溶于水，也不导电。 3.二氧化硅的结构 SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的网状结构(如下图乙所示)。在SiO2晶体中，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在4个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合，SiO2晶体中Si和O的比例为1∶2。由结构可知，二氧化硅的化学性质很稳定。 4.二氧化硅的化学性质 a.酸性氧化物，是硅酸的酸酐，但不与水反应。 ①SiO2可以与碱反应，生成硅酸盐，如与氢氧化钠反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O（Na2SiO3俗称泡花碱，其水溶液俗称“水玻璃”，可作粘合剂、防火剂）； ②在高温条件下，能够与碱性氧化物反应，如与氧化钙反应的化学方程式为SiO2＋CaOCaSiO3。 ③在高温条件下可以与碳酸盐反应，如与碳酸钠、碳酸钙反应的化学方程式为SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑（工业制玻璃）。 b.弱氧化性： ①与碳反应：SiO2+2CSi+2CO↑(制粗硅)；SiO2＋3CSiC＋2CO↑(制金刚砂)； ②与Mg反应：4Mg＋SiO22Mg2Si＋2MgO；Mg2Si＋2H2O=SiH4↑＋2Mg(OH)2(制硅化氢)； c.特性：常温下与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 5.二氧化硅的主要应用 ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品。 ②SiO2是制光导纤维的重要原料。 ③较纯的石英用于制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。 ④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。 （1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，因为SiO2与碱溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3。 （2）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。 （3）因为氢氟酸腐蚀玻璃并用于雕刻玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应保存在塑料瓶或铅皿中。 （4）SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。 （5）不能依据反应2C＋SiO2Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。此类反应能进行的原因是因为在高温条件下，生成物中的气体从反应体系中逸出，有利于反应向右进行。 （6）SiO2虽然能与NaOH溶液、HF溶液反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物，但与水不能直接反应。 （7）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。 （8）加热熔融NaOH时，不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁坩埚，原因是陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，SiO2能与NaOH反应，铝坩埚的主要成分是氧化铝，也能与NaOH反应。 知识点3 硅酸 1.硅酸的物理性质：硅酸是一种白色胶状物质，不溶于水，能形成胶体。新制备的硅酸为透明、胶冻状，硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶——“硅胶”。 2.硅酸的化学性质： （1）弱酸性：硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还弱，在与碱反应时只能与强碱反应。如：H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O。 （2）不稳定性：硅酸的热稳定性很差，受热分解为SiO2和H2O：H2SiO3SiO2＋H2O。 3.硅酸的制备： 由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。 Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl，Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3（证明酸性：H2CO3＞H2SiO3）。 4.硅酸的用途：硅胶可作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品的干燥剂。 知识点4 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.硅酸盐的氧化物表示方法——常用氧化物的形式表示： 氧化物的书写顺序：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。 如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。 （1）氧化物之间以“· ”隔开； （2）计量数配置出现分数应化为整数。硅酸盐改写为氧化物形式时，各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。当系数配置出现分数时一般应化为整数。如上例中KAlSi3O8，将K2O·Al2O3·3SiO2，要写成K2O·Al2O3·6SiO2。 3.硅酸钠(Na2SiO3)——又称泡花碱 ①物理性质：白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②化学性质——与酸性较硅酸强的酸反应： a．与盐酸反应的化学方程式： Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。 b．与CO2水溶液反应的化学方程式： Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 ③用途：黏合剂(矿物胶)、防腐剂和耐火阻燃材料。 ①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。 ②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。 知识点5 碳、硅及其化合物性质“反常”小结 1.一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。 2.一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。 3.Si的还原性强于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 4.非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 5.非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 6.一般情况下，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，二氧化硅是酸性氧化物，却能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(SiF4不属于盐，故SiO2不是两性氧化物)。 7.一般情况下，无机酸能溶于水，但硅酸却难溶于水。 8.一般情况下，较强酸＋较弱酸的盐―→较弱酸＋较强酸的盐(溶液中的反应)。 因碳酸的酸性强于硅酸，所以水玻璃在空气中易变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。 但在高温下，可发生反应Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑(CO2离开反应体系促进反应的正向进行)。 9.一般情况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢：C＋H2O(g)H2＋CO。 10.一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的含氧酸，但二氧化硅不溶于水，也不与水反应。 考点三 无机非金属材料 知识点1 传统无机非金属材料 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料多含硅、氧等元素，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。 2.分类——可以根据化学成分和性能进行分类。 1）按化学成分分类 无机非金属材料可以根据其主要化学成分进行分类，主要包括以下几类： （1）‌单质‌：如碳、硅等。 （2）‌氧化物‌：如二氧化硅、三氧化二铝等。 （3）‌碳化物‌：如碳化硅、碳化硼等。 （4）‌氮化物‌：如氮化硅、氮化铝等。 （5）‌硫化物‌：如硫化锌、硫化镉等。 （6）‌卤化物‌：如氟化钙、氯化钠等。 （7）‌硅化物‌：如硅化镁、硅化铜等。 （8）‌磷化物‌：如磷化铝、磷化镓等。 （9）‌氧氨化物‌：如氧氮化硅、氧氮化铝等。 2）按性能分类 无机非金属材料也可以根据其性能进行分类，主要包括以下几类： （1）‌结构材料‌：用于构建和支撑的材料，如水泥、玻璃、陶瓷等。 （2）‌功能材料‌：具有特定功能的材料，如： ①‌机械性能‌：高强材料、超硬材料、耐磨材料、韧性材料、摩擦材料等。 ②‌热学性能‌：耐火材料、绝热材料（保温材料）、传热材料、防火材料等。 ③‌化学性能‌：耐腐蚀材料、防水材料、吸附材料、离子交换材料、催化剂载体、胶凝材料等。 ④‌光学性能‌：电光材料、导光材料、透光材料、荧光材料、发光材料、感光材料、分光材料等。 ⑤‌电学性能‌：绝缘材料、介电材料、压电材料、铁电材料、超导材料、半导体材料等。 ⑥‌磁学性能‌：磁性材料。 ⑦‌声学性能‌：隔声材料、吸声材料等。 ⑧‌核物理性能‌：放射性材料、反应材料等。 ⑨‌生物性能‌：骨科材料、齿科材料、生物陶瓷等。 3.传统无机非金属材料 （1）含义：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。 （2）分类 ①陶瓷：陶瓷以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。 ②玻璃：普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，它是以纯碱、石灰石和石英砂为主要原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得的，玻璃可用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。 ③水泥：普通硅酸盐水泥的主要原料是黏土和石灰石，二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。 （3）传统无机非金属材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 黏土、石灰石、石膏 石灰石、石英砂、纯碱 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 制备过程 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料经高温烧结而成 变化 复杂的物理、化学变化过程 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 复杂的物理、化学变化过程 组成 硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 铝酸三钙3CaO·Al2O3) 硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 硅酸盐 硅酸盐产品中，水泥和陶瓷的共同原料是黏土，水泥和玻璃的共同原料是石灰石。 知识点2 新型无机非金属材料 （1）含义：高纯度含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅，具有特殊的光学和电学性能。 （2）性能:在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新特性和功能。 （3）代表物:碳化硅(SiC) ①俗名:金刚砂。 ②结构:碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似金刚石的结构。1 mol SiC中含有4mol Si—C键。 ③性质和用途:硬度很大,可用作砂纸和砂轮的磨料;具有优异的耐高温抗氧化性能,可用作耐高温材料、耐高温半导体材料等。 （4）其他新型陶瓷 材料类型 主要特性 示例 用途 高温结构陶瓷 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 碳化硅、氮化硅与某些金属氧化物等烧结而成 火箭发动机的尾管及燃烧室、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 实现机械能与电能的相互转化 钛酸盐、锆酸盐 滤波器、扬声器、声纳探伤器、点火器等 透明陶瓷 优异的光学性能，耐高温，绝缘性好 氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 在某一临界温度下电阻为零 可用于电力、交通、医疗等领域 （5）碳纳米材料 ①含义：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料,包括富勒烯、碳纳米管及石墨烯等,它们都是碳单质,互为同素异形体。 ②类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 新型材料 结构特点 主要性能 主要应用 富勒烯 碳原子构成的一系列笼形分子 在溶解性、磁性、非线性光学性质、光导电性等方面表现出优异性能 工业材料，应用于电化学，催化剂，化妆品，抗癌药物等 碳纳米管 石墨片层卷成的直径纳米级的管状物 比表面积大，具有高的强度和优良的电学性质 生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 一个碳原子直径厚度的单层石墨 电阻率低、热导率高、具有很高的强度 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面 ③用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 重难・核心突破 考点01 考查碳及及其化合物性质和应用 【例1】（2026·北京·一模）多年来，研究人员一直无法在水体系中直接获得碳酸氢钙固体。我国科学家通过使钙离子和碳酸氢根离子在乙醇环境中直接反应，首次成功分离出碳酸氢钙晶体。下列说法不正确的是 A．分子中存在极性共价键 B．在水中的溶解度： C．受热分解能产生 D．向澄清石灰水中通入过量，所得溶液中含、 【答案】B 【解析】A．乙醇（CH3CH2OH）分子中的C-O键和O-H键因电负性差异而具有极性，属于极性共价键，A正确； B．碳酸钙在水中溶解度极低，而碳酸氢钙可溶于水，因此溶解度关系应为CaCO3 < Ca(HCO3)2，B错误； C．碳酸氢钙受热分解的化学方程式为，能产生CO2，C正确； D．向澄清石灰水中通入过量CO2，先形成CaCO3沉淀，后转化为可溶性Ca(HCO3)2，溶液中存在Ca2+和离子，D正确； 故选B。 "结构→性质→应用"三级分析法 1.‌价类二维分析：横向非氧化还原反应，正向或斜向为氧化还原反应； 2.性质-应用推导： ①导电性（石墨）→ 电极材料 ②吸附性（活性炭）→ 净水处理 ③高硬度（金刚石）→ 切割工具 3. ‌实验探究模型‌ ①CO2性质验证：通过石蕊变色（生成H2CO3）、石灰水变浑浊（生成CaCO3）； ②碳还原性实验：C+CuOCu+CO2（黑色固体变红） 【变式探究1】（25-26高一上·北京·期末）最近，科学家开发出一种低成本光伏材料—蜂窝状石墨烯。生产原理是(石墨烯)，然后除去，即可制得蜂窝状石墨烯。下列有关说法不正确的是 A．该生产石墨烯的反应属于氧化还原反应 B．自然界中碳元素有游离态和化合态两种存在形式 C．属于碱性氧化物，CO属于酸性氧化物 D．石墨烯与金刚石互为同素异形体 【答案】C 【解析】A．该反应中碳元素化合价发生变化（CO中C为+2价，部分升至Na2CO3中+4价，部分降至C中0价），存在电子转移，属于氧化还原反应，A正确； B．自然界中碳元素存在形式多样，如金刚石、石墨为游离态，碳酸盐、有机物中碳为化合态，B正确； C．Na2O能与酸反应生成盐和水，属于碱性氧化物；但CO既不与酸反应也不与碱反应，属于不成盐氧化物，不是酸性氧化物，C错误； D．石墨烯与金刚石均为碳元素形成的不同单质，结构不同，性质相异，互为同素异形体，D正确； 故选C。 【变式探究2】（2026·黑龙江哈尔滨·一模）最近，某科研团队首次合成由10个碳原子组成的环型纯碳分子材料，其合成方法如图所示。下列说法正确的是 A．环型中碳原子采用杂化 B．环型的熔点高于的熔点 C．原料可以由苯的同系物与氯气在光照条件下取代得到 D．环型与石墨烯互为同素异形体 【答案】D 【解析】A．环型中碳原子的价层电子对数为，无孤电子对，因此碳原子采取杂化，不是杂化，A错误； B．环型和都属于分子晶体，分子晶体的熔点随相对分子质量增大而升高，相对分子质量更大，因此环型熔点低于，B错误； C．的原料对应的烃是萘，萘不属于苯的同系物；且苯环上的氢原子被氯取代需要催化剂，光照条件下只能取代烷基侧链的氢，无法得到该原料，C错误； D．同素异形体是同种元素组成的不同单质，环型和石墨烯都是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，D正确； 故选D。 考点02 考查CO2与碱反应图像分析 【例2】（多选）（2024·上海崇明·二模）向500mL2mol·L−1的NaOH溶液中通入一定体积的CO2充分反应，再向所得溶液中逐滴滴加1mol·L−1的稀盐酸。测得产生CO2的物质的量随加入盐酸的体积变化如图所示。则下列说法正确的是 A．整个过程中Na+没有参与化学反应，故保持不变 B．图中的a=0.4，b=1.0 C．稀盐酸滴加在0→0.2L过程中，发生的离子反应是： D．在A、B、C、D四处的溶液中，能与大量K+、Ba2+、NO、OH−共存的只有1处 【答案】BD 【分析】向500mL2mol·L−1的NaOH溶液中通入一定体积的CO2充分反应，再向所得溶液中逐滴滴加1mol·L−1的稀盐酸，BC段放出二氧化碳气体，BC段发生反应，当二氧化碳气体恰好完全放出时，溶质恰好为NaCl。 【解析】A. 整个过程中Na+没有参与化学反应，由于加入盐酸，溶液体积增大，故减小，故A错误； B. 当二氧化碳气体恰好完全放出时，溶质恰好为NaCl，根据元素守恒n(HCl)=n(NaOH)= 0.5L×2mol·L−1=1mol，所以消耗盐酸的体积为；BC段发生反应，BC段消耗盐酸的体积为0.4L，所以放出二氧化碳气体的物质的量为0.4mol，则图中的a=0.4，b=1.0，故B正确； C. OH-结合H+的能力大于 ，所以稀盐酸滴加在0→0.2L过程中，发生的离子反应是H++OH-=H2O，故C错误； D. 在A点溶液中含有， B点溶液中含有、D点溶液中含有H+，A、B、D三处的溶液均不能与K+、Ba2+、NO、OH−共存，只有C点的溶液能与大量K+、Ba2+、NO、OH−共存，故D正确； 选BD。 CO2与碱反应图像题解题步骤 1.标定坐标轴 ①横轴：通入CO2体积/时间或加入酸量； ②纵轴：pH/气体体积/导电率。 2.阶段划分 ①区域A（0≤n(CO2)/n(NaOH)<0.5）：NaOH过量段 ②区域B（0.5≤n(CO2)/n(NaOH)<1）：Na2CO3主存段 ③区域C（n(CO2)/n(NaOH)≥1）：NaHCO3生成段 3.‌定量计算：根据拐点体积计算溶质比例（如a=b-a时为纯Na2CO3） 【变式探究1】将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3的混合物溶于水，配成1L溶液，取50mL溶液，滴加一定物质的量浓度的盐酸与它反应，得到的图象如下，下列说法正确的是 A．③代表产生的CO2的物质的量 B．原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1：2 C．盐酸的浓度是0.5mol·L-1 D．盐酸加到150mL时，放出CO2气体2.24L 【答案】C 【解析】A．0∼50mL段发生反应为Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，没有二氧化碳生成，标注③的直线不能代表产生的CO2的物质的量，故A错误； B．根据图示中(0，0.025)可知，原混合物中原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比的物质的量之比为1:1，故B错误； C．50mL溶液中Na2CO3完全转化成NaHCO3，消耗50mL盐酸，根据Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3可知，n(HCl)=n(Na2CO3)=0.025mol，该盐酸的浓度为：c(HCl)==0.5mol/L，故C正确； D．由图可知50mL∼150mL发生反应为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，可知n(CO2)=(HCl)=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，V(CO2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故D错误； 故答案选：C。 【点睛】根据图示中（0，0.025）可知，原混合物中原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量相等。 【变式探究2】（2020·湖北·二模）2019年9月起，澳大利亚山火已经持续100多天，产生了大量温室气体。有50mLNaOH溶液，向其中逐渐通入一定量的CO2，然后向溶液中逐滴加入0.1mol/L的稀盐酸，产生的CO2气体体积（标准状况）与所加入的盐酸的体积之间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．滴加盐酸过程中，混合溶液的导电能力不断增强 B．滴加盐酸过程中，混合溶液中c(CO32－)、c(HCO3－)、c(H2CO3)之和不断减小 C．V(稀盐酸)=25mL时，c(H＋)＋c(H2CO3)=c(CO32－)＋c(OH－) D．V(稀盐酸)=50mL时，c(Na＋)=c(H2CO3)＋c(HCO3－)＋c(CO32－) 【答案】B 【分析】由图可知，加入50mL盐酸之前，反应无气体生成，且再加入25mL即反应到达终点，即通入一定量二氧化碳后，溶液为等物质的量的氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，实验分为三个阶段：第一阶段，滴入的25mL盐酸和氢氧化钠反应；第二阶段，继续滴入的25mL盐酸与碳酸钠反应生成碳酸氢钠；第三阶段，滴入的25mL盐酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳。 【解析】A. 滴加盐酸过程中，第一阶段，盐酸与NaOH反应生成NaCl，离子总数不变，但溶液体积增大，所以离子浓度降低，导电性减弱；第三阶段，盐酸与碳酸氢钠反应产生二氧化碳，混合溶液中离子浓度也下降，导电能力不断减弱，A错误； B. 滴加盐酸过程中，由于溶液体积变大，所以根据物料守恒可知，溶液中c(CO32－)+c(HCO3－)+c(H2CO3)不断减小，在第三阶段，随着盐酸加入，二氧化碳逸出，使c(CO32－)、c(HCO3－)、c(H2CO3)之和更小，B正确； C. V(稀盐酸)=25mL时，盐酸恰好消耗完氢氧化钠，为等物质的量的碳酸钠和氯化钠混合溶液，溶液中CO32-是大量的，而H＋和H2CO3是少量的，所以c(H＋)＋c(H2CO3) ＜c(CO32－) + c(OH－)，C错误； D. V(稀盐酸)=50mL时，溶液为碳酸氢钠和氯化钠混合溶液，根据物料守恒可知，c(Na＋)=c(H2CO3)＋c(HCO3－)＋c(CO32－)+c(Cl-)，D错误； 答案为B。 【点睛】本题的切入点为盐酸的分段反应体积，等量的碳酸钠和碳酸氢钠与相同浓度盐酸反应的体积一致，即在两段曲线中，若盐酸消耗体积比为1:1，说明溶液为碳酸钠，若大于1:1，则说明有氢氧化钠剩余，溶液为氢氧化钠和碳酸钠的混合液，若小于1:1，说明溶液为碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液。 考点03 考查硅及其化合物的性质及应用 【例3】（2026·河南新乡·模拟预测）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】A．醋酸易挥发，反应生成的中混有醋酸蒸气，醋酸也可与反应生成硅酸，无法证明碳酸酸性强于硅酸，A错误； B．是酸性氧化物，但难溶于水，且不与水发生反应，不能直接生成硅酸，B错误； C．硅酸胶体的胶粒是多个分子的聚集体，因此反应后得到的胶粒数远小于，C错误； D．属于酸性氧化物，可与溶液反应生成，碳酸酸性强于硅酸，向溶液中通入可以得到，该制备流程合理，D正确； 故选D。 "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 ②SiO2：四面体网状结构→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.‌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 【变式探究1】（2025·陕西安康·模拟预测）从某钒矿石(主要含有、、)中获取溶液的流程如下： 已知：是两性氧化物，难溶于水，溶于强碱生成，溶于强酸生成。 下列说法错误的是 A．将钒矿石粉碎有利于提高钒的浸出率 B．“酸浸”时不宜加入过多硫酸 C．“调pH”时钒的转化： D．浸渣①的主要成分为，滤渣②的主要成分为 【答案】C 【分析】向钒矿石中加入溶液进行酸浸：矿石中的作为碱性氧化物，和硫酸反应生成可溶的，根据题给已知，两性氧化物在强酸中溶解，生成可溶性的进入溶液；不与硫酸反应，以固体形式被分离，成为浸渣①；酸浸后得到含、的酸性滤液。向酸浸后的酸性滤液中加入溶液调节pH：会先中和过量的硫酸，随后和反应生成沉淀，该沉淀作为滤渣②被过滤除去；随着pH升高，体系环境从强酸性逐渐变为强碱性，原本存在于强酸中的逐步转化，最终和过量反应生成目标产物，得到溶液。 【解析】A．将钒矿石粉碎能增大反应物的接触面积，有利于提高钒的浸出率，A正确； B．“酸浸”时不宜加入过多硫酸，避免后续步骤消耗过多，造成浪费，B正确； C．在“酸浸”时已经转化为，“调pH”时应为与反应，NaOH反应逐步转化为，正确方程式为，C错误； D．不溶于硫酸，浸渣①的主要成分为，酸浸后溶液中含有，加入NaOH调pH时，会转化为沉淀成为滤渣②，D正确； 故选C。 【变式探究2】（2025·湖南邵阳·模拟预测）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法正确的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．1molSi含Si-Si键的数目约为 C．在中原子轨道杂化类型为杂化 D．反应③中还原剂与氧化剂物质的量之比为1：1 【答案】C 【解析】A．和在高温下发生反应生成和，因此制备粗硅的反应方程式为，A说法错误； B．在晶体硅中，每个与其周围的4个形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个形成2个共价键，含键的数目约为，B说法错误； C．在中，每个Si与其周围的4个形成共价键且无孤电子对，因此Si原子为杂化，C说法正确； D．反应③为：，电负性，中为-1价，既作氧化剂又作还原剂，为还原剂，则还原剂与氧化剂物质的量之比为2：1，D说法错误； 故选C。 考点04 考查硅的制备 【例4】（2025·甘肃白银·模拟预测）硅是电器工业中的重要半导体材料，工业制硅的流程如图所示。制粗硅的副反应：。下列说法错误的是 A．粗硅与HCl反应后的产物可用蒸馏法进行提纯 B．制粗硅的副反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：3 C．三氯硅烷遇水发生反应会产生氢气 D．该流程中可循环利用的物质有HCl、 【答案】B 【分析】该工业制备高纯硅流程以主要成分为的石英砂为原料，在 1800~2000℃高温下与焦炭反应制得粗硅，该过程除主反应外还会发生副反应生成碳化硅杂质；粗硅在 300℃条件下与氯化氢反应得到三氯硅烷、四氯化硅等，可通过蒸馏进行分离，提纯后的三氯硅烷再在 1100℃高温下通入氢气发生还原反应，最终得到电子工业所需的高纯硅。 【解析】A．粗硅与HCl反应产生三氯硅烷、四氯化硅等，可通过蒸馏进行分离，A项正确； B．制粗硅的副反应为碳的歧化反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2，B项错误； C．三氯硅烷中的H呈价，遇水发生归中反应()产生氢气，C项正确； D．依据各步主要反应分析，可循环利用的物质有HCl、，D项正确； 故选B。 设计制备纯硅的常考知识 （1）粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3： Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2 （2）SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅： SiHCl3＋H2Si(纯)＋3HCl （3）SiO2＋2Mg2MgO＋Si （4）SiHCl3、SiCl4能与水发生反应： SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl （5）SiH4在空气中易自燃 【变式探究1】（2026·浙江温州·模拟预测）高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域，工业制备高纯硅的原理如下： 下列说法正确的是 A．石英砂主要成分为二氧化硅，属于酸性氧化物，可与水反应生成胶状硅酸用作干燥剂 B．步骤①反应生成的气体产物直接通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊 C．步骤③中，反应后的尾气经分离提纯后可循环用于步骤② D．步骤③每生成1 mol高纯硅，转移2 mol电子 【答案】C 【分析】反应①发生反应：，反应②是，反应③是。 【解析】A．石英砂的主要成分是，二氧化硅不能与水反应生成胶状硅酸，A错误； B．步骤①反应为，CO不能使澄清石灰水变浑浊，B错误； C．步骤③与氢气发生反应，反应方程式为，生成的HCl可在步骤②中重复利用，C正确； D．反应③中，中从价降为高纯硅的价，每生成，得到电子，即总转移电子，不是，D错误； 故选C。 【变式探究2】（2026·云南昆明·二模）高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，可以按下列方法制备： 下列说法正确的是 A．和均为分子晶体，熔点 B．反应①中，每生成1 molSi，得到1 mol C．反应②的化学方程式为 D．反应③中，每消耗22.4 L，生成1 molSi 【答案】C 【解析】A．是共价晶体（原子晶体），并非分子晶体，A错误； B．反应①的化学方程式为 ，产物为CO而非，每生成1mol Si得到2mol CO，B错误； C．反应②为粗硅和HCl在300℃下反应生成和，给出的化学方程式配平正确、反应条件符合，C正确； D．未说明处于标准状况，无法根据22.4L计算的物质的量，无法判断生成Si的量，D错误； 故答案选C 考点05 考查传统和新型无机非金属材料的分类和应用 【例5】（2025·陕西渭南·三模）陕西历史博物馆珍藏的文物，记录着我国灿烂的历史文化，下列文物的主要成分是有机高分子化合物的是 A．展示大汉雄风的西汉玉器皇后之玺 B．艺术价值极高的唐三彩骆驼载乐俑 C．出土于茂陵的鎏金银竹节铜熏炉 D．展示秦汉文明的“丝路一号”古木船 【答案】D 【解析】A．西汉玉器皇后之玺的主要成分为硅酸盐或二氧化硅，硅酸盐或二氧化硅是无机非金属材料，不是有机高分子化合物，A错误； B．唐三彩骆驼载乐俑的主要成分为硅酸盐，硅酸盐是无机非金属材料，不是有机高分子化合物，B错误； C．鎏金银竹节铜熏炉的主要成分是铜合金，铜合金是金属材料，不是有机高分子化合物，C错误； D．“丝路一号”古木船的主要成分是纤维素，纤维素是天然高分子化合物，D正确； 故选D。 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 【变式探究1】（2026·广西桂林·一模）2026年春晚舞台上，宇树科技的机器人惊艳登场。下列说法正确的是 A．芯片的主要成分是二氧化硅 B．机器人搭载的锂电池，轻便稳定，比能量低 C．机器人使用的碳纤维复合材料属于有机高分子材料 D．机器人使用石墨烯作为导热材料，利用了石墨烯超高导热率 【答案】D 【解析】A．芯片的主要成分为单质硅，二氧化硅是光导纤维的主要成分，A错误； B．锂电池具有比能量高的特点，因此可满足轻便的使用需求，B错误； C．碳纤维属于无机非金属材料，不属于有机高分子材料，C错误； D．石墨烯具有超高导热率的特性，可作为导热材料使用，D正确； 故选D。 【变式探究2】（2026·北京昌平·一模）2026年1月我国科研团队在嫦娥六号带回的月壤样品中，首次发现了天然形成的单壁碳纳米管。它是一种由单层碳原子卷曲而成的中空管状纳米材料，具有优异的导电导热性。关于单壁碳纳米管，下列说法正确的是 A．属于金属材料 B．是由碳元素组成的化合物 C．是由碳原子通过离子键形成的 D．比金刚石导电能力强 【答案】D 【解析】A．金属材料包括金属单质和合金，单壁碳纳米管由碳元素组成，属于非金属材料，A错误； B．化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物，单壁碳纳米管仅含碳元素，属于碳单质，B错误； C．离子键是阴、阳离子之间的静电作用，单壁碳纳米管中碳原子间以共价键结合，不存在离子键，C错误； D．金刚石中碳原子均以sp3杂化形成共价键，无自由移动电子，导电能力极差，题干明确说明单壁碳纳米管具有优异的导电性，因此其导电能力比金刚石强，D正确； 故答案选D。 拔高・分层集训 基础演练 1．（2025·湖南娄底·模拟预测）化学与材料科学密切相关。下列说法中错误的是 A．二氧化硅常用于制造光导纤维 B．镁铝合金的密度小、强度高，是一种用途广泛的无机非金属材料 C．利用合成淀粉实现了无机小分子向有机高分子的转变 D．高压钠灯发出的黄光射程远、透雾能力强，可用于道路照明 【答案】B 【解析】A．二氧化硅透明、折射率合适、能够发生全反射，常用于制造光导纤维，A正确； B．镁铝合金的密度小、强度高，是一种用途广泛的金属材料，B错误； C．为无机小分子，淀粉为有机高分子，C正确； D．高压钠灯透雾能力强、射程远，可用于道路照明，D正确； 故选B。 2．（2026·山西晋城·一模）光伏组件(PV)安装量的快速增长使得回收报废PV成为亟待解决的问题。一种从报废光伏板中回收硅的环保工艺如图所示。下列叙述正确的是 A．“拆分”过程中铝元素发生还原反应 B．高纯硅常用于生产光导纤维 C．乙酸乙酯可用作饮料、糖果、化妆品中的香料 D．钢化玻璃和有机玻璃均含有硅元素 【答案】C 【解析】A．“拆分”属于物理过程，不发生化学反应，A不符合题意； B．二氧化硅常用来生产光导纤维，B不符合题意； C．乙酸乙酯有果香，可用作饮料、糖果、化妆品中的香料，C符合题意； D．钢化玻璃强化后的无机玻璃，含有硅元素，有机玻璃属于有机高分子(聚甲基丙烯酸甲酯)，属于 塑料，不含硅元素，D不符合题意； 故选C。 3．（2025·安徽·模拟预测）2025年蛇年春晚，一群穿着花棉袄的机器人秧歌舞冲上热搜。下列有关机器人制造材料的说法，正确的是 A．聚酰胺(PA)因具有良好耐磨性而用于制作机器人的连接部件，其属于有机合成材料 B．具有高强度的碳纤维复合材料用于制作机器人手臂等运动部件，其属于无机非金属材料 C．铝合金具有密度低、强度高的特点，用于制作轻型机器人的骨架，其属于金属合成材料 D．用于控制机器人大脑的AI人工智能芯片，其制造材料硅属于传统无机非金属材料 【答案】A 【解析】A．聚酰胺（PA）是人工合成的有机高分子材料，属于有机合成材料，且耐磨性良好，适合制作机器人连接部件，A正确； B．碳纤维复合材料由碳纤维和基体（如有机树脂等）复合而成，属于复合材料，不属于单纯的无机非金属材料，B错误； C．铝合金属于金属材料中的合金，没有“金属合成材料”的分类，合成材料一般特指有机合成材料，C错误； D．硅是半导体材料，属于新型无机非金属材料，传统无机非金属材料指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐类材料，D错误； 故选A。 4．（2025·四川攀枝花·一模）2025年全国两会期间，国务院总理李强在《政府工作报告》工作回顾中指出“‘进’的步伐坚实有力……创新能力有新提升，集成电路、人工智能、量子科技等领域取得新成果”。下列有关说法不正确的是 A．用苯酚和甲醛合成的酚醛树脂可制作集成电路底板 B．集成电路的基础材料高纯硅可用化学方法制得 C．量子通信材料螺旋碳纳米管和石墨烯属于碳的同素异形体 D．人工智能可从零开始设计由、、三种元素组成的蛋白质 【答案】D 【解析】A．酚醛树脂由苯酚和甲醛经缩聚反应制得，具有良好的绝缘性，可制作集成电路底板，A正确； B．高纯硅可通过粗硅与氯气反应、产物再经氢气还原等化学步骤制得，B正确； C．螺旋碳纳米管和石墨烯都是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确； D．蛋白质的基本组成元素为、、、，还可能含有、等元素，不可能仅由、、三种元素组成，D错误； 故答案选D。 5．（2025·湖南·模拟预测）物质微观结构决定宏观性质，进而影响用途。下列结构或性质不能解释其用途的是 选项 结构或性质 用途 A 石墨呈层状结构，层间以范德华力结合 石墨可用作润滑剂 B 单晶硅熔点高、硬度大 单晶硅可用于制造光电池 C 水杨酸合成阿司匹林后，形成的分子内氢键：，使酸性减弱 可减少对胃肠的刺激，用作解热、镇痛的药物 D 冠醚18-冠-6空腔直径(260～320pm)与直径(276pm)接近 冠醚18-冠-6可识别，能增大在有机溶剂中的溶解度 【答案】B 【解析】A．石墨呈层状结构，层间以范德华力结合，该作用力较小，层与层容易滑动，石墨可用作润滑剂，A正确； B．单晶硅可用于制造光电池与硅熔点高、硬度大无关，B错误； C．水杨酸合成阿司匹林后，形成的分子内氢键：，使酸性减弱，可减少对胃肠的刺激，用作解热、镇痛的药物，C项正确； D．在溶有冠醚18-冠-6的有机溶液中，滴入高锰酸钾溶液，冠醚环上氧原子的孤对电子与离子配位，形成稳定配合物，形象地表示为“钾离子落到分子中心的洞穴里”并利用冠醚配离子对有机溶剂的亲和性，使得钾离子从水溶液转移到有机溶剂，带负电荷的高锰酸根离子也随之进入有机溶剂中，进而能增大在有机溶剂中的溶解度，D正确； 故答案选B。 6．（2026·浙江杭州·模拟预测）已知在常温下为无色液体，下列推测不正确的是 A．高温条件下，与水反应的方程式： B．乙醇可与反应，生成 C．氨气与反应，会出现白烟 D．可用钠还原制单质硅 【答案】A 【解析】A．SiCl4水解是在常温下进行的，高温条件下不稳定，会分解为和，A错误； B．可发生醇解反应，分子中的原子被乙氧基取代生成，推测合理，B正确； C．与反应会生成，和过量结合生成固体小颗粒，可观察到白烟，推测合理，C正确； D．为强还原剂，高温下可还原得到单质和，推测合理，D正确； 故答案为A。 7．（2026·陕西西安·模拟预测）为实现对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有、、CuO、ZnO、PbO、、SiO2等)中的铜和锌的分离回收，一研究小组设计如下工艺流程。 已知：①“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。②“中和除杂”步骤，调控溶液左右。下列说法正确的是 A．“碱浸脱氯”步骤，滤液①的pH大于原溶液的pH B．滤渣①的成分为，滤渣②的成分为 C．“电解分离”时，理论上每产生0.5molCu，阳极就伴有5.6L(标况)生成 D．CuCl可通过处理返回到碱浸脱氯步骤中，该“处理”步骤最佳操作为盐酸酸化、双氧水氧化 【答案】C 【分析】高氯烟道灰先经溶液“碱浸脱氯”，可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀，氯以离子形式进入滤液①除去；滤渣用稀 “酸浸”，金属氧化物溶解，PbO与 生成的和 成为滤渣①；再用调控 pH≈3.5“中和除杂”，以形式沉淀为滤渣②；滤液经“深度脱氯”得到，再用Zn粉还原得到Cu；的滤液经“电解分离”“浓缩结晶”得到硫酸锌产品。 【解析】A．“碱浸脱氯”时，与金属离子反应生成沉淀，消耗了，使溶液碱性减弱，因此滤液①的 pH小于原 溶液的 pH，A错误； B．滤渣①为酸浸时不与稀硫酸反应的 以及生成的沉淀；滤渣②为调控 pH 时生成的 ，B错误； C．“电解分离”时，阴极反应为 ，每产生0.5 mol Cu，电路中转移1 mol电子；阳极反应为 ，根据得失电子守恒，生成的物质的量为 0.25mol，标况下体积为 5.6 L，C正确； D．若用盐酸酸化、双氧水氧化处理，会生成，但“碱浸脱氯”步骤需要的是除去氯，因此该处理不能返回此步骤循环，D错误； 故答案选C。 8．（2026·湖北孝感·二模）X与Y为短周期同主族元素形成的单质，T是一种常见的温室气体。相关物质转化关系如图所示，下列叙述正确的是 A．高纯度的M可以用于制造太阳能电池 B．常温下Y与盐酸会剧烈反应，放出大量H2 C．相同物质的量的晶体M和晶体Y所含σ键数目均为2NA D．设计Y→Q→Y的过程是为了提纯 【答案】D 【分析】由题干易推理M、X、Y、Z、Q、T分别为SiO2、C、Si、CO、SiHCl3、CO2，依次解题； 【解析】A．Si可以用于制造太阳能电池，SiO2做光导纤维，A错误； B．Si与HCl反应的温度为300℃，常温不反应，B错误； C．1mol晶体Si中含有2NA个σ键，而1mol晶体SiO2中含有4NA个σ键，因此相同物质的量的晶体M和晶体Y所含σ键数目不相同，C错误； D．设计Y→Q→Y的过程是为了提纯Si，D正确； 故答案为D。 9．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）下列化学实例与方程式不匹配的是 选项 实例 方程式 A 用氮化镁()干燥液氨 B 用浓溶液洗除实验服上的黑色银斑 C 纯碱熔样致石英()坩埚损坏 D 工业废水中的用FeS去除 【答案】B 【解析】A． 用氮化镁( )干燥液氨，是利用能与水反应的性质来除去液氨中的水分。反应方程式为 ，A正确； B．用浓硫代硫酸钠溶液洗除实验服上的黑色银斑是因为银能与含有硫代硫酸根离子的溶液和氧气反应生成二硫代硫酸根合银离子和氢氧根离子，反应的离子方程式为 ，B错误； C．纯碱(​ )在高温下会与石英()坩埚反应，生成硅酸钠和二氧化碳，导致坩埚被腐蚀，反应方程式为 ，C正确； D．利用沉淀转化原理，由于硫化铅( )的溶解度比硫化亚铁()小，所以可以用将废水中的离子转化为更难溶的沉淀除去。反应方程式为 ，D正确； 故选B。 10．（2025·贵州毕节·一模）一种以四水合乙酸钴作催化剂，通过碳热还原法制备SiC的工艺如图所示。已知SiC在常温下不与氢氟酸反应，高温下能与氧气反应生成和。下列说法错误的是 A．SiC晶体为共价晶体 B．“碳化”过程中Ar作保护气 C．“碳热还原”过程中产生的主要气体为 D．“酸洗”步骤中可使用氢氟酸 【答案】C 【分析】将四水合乙酸钴、蔗糖和水在60℃下混合搅拌溶解，再加入二氧化硅粉末进行球磨并在90℃下干燥24小时，得到均匀的固体混合物；接着在氩气保护下于800℃完成碳化；随后在1400℃、低压氩气氛围中进行碳热还原，碳将二氧化硅还原为碳化硅；之后在700℃下加热脱除残留的碳，并研磨细化颗粒；最后在25℃下用HF酸浸泡10小时，除去未反应的二氧化硅等杂质，最终得到碳化硅粉末，据此作答。 【解析】A．SiC晶体中Si和C通过共价键结合形成空间网状结构，属于共价晶体，A正确； B．“碳化”过程在800℃高温下进行，Ar为惰性气体，可防止反应物被氧化，作保护气，B正确； C．碳热还原是SiO2与碳反应生成SiC，反应方程式为，主要气体产物为CO而非CO2，C错误； D．SiC常温下不与氢氟酸反应，酸洗可使用氢氟酸除去残留的SiO2等杂质，D正确； 故答案选C。 11．（2025·云南文山·模拟预测）下列化学反应方程式或离子方程式书写错误的是 A．焦炭与二氧化硅制备粗硅的反应： B．硫酸氢钠溶液与少量亚硫酸钠溶液反应： C．蔗糖水解反应：(蔗糖)(葡萄糖)(果糖) D．溶液与等物质的量的反应： 【答案】D 【解析】A．焦炭与二氧化硅在高温下反应生成硅和一氧化碳，方程式书写正确，符合工业制备粗硅的反应原理，A正确； B．硫酸氢钠在水中完全电离出H⁺，与少量亚硫酸钠反应时，H⁺与生成SO2和H2O，离子方程式正确，B正确； C．蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，两者分子式均为C6H12O6，反应条件和产物书写正确，C正确； D．FeI2中I-的还原性强于Fe2+，Cl2优先氧化I-。等物质的量时，Cl2仅够氧化全部I-，Fe2+未被氧化。正确反应应为：2I- + Cl2 = I2 + 2Cl-，D错误； 答案选D。 12．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）工业上利用废镍催化剂(含65%NiO、15%、10%CaO、6%SiO2及4%MgO)制备电池级(要求杂质离子浓度)的流程如下。下列说法错误的是 已知：①常温下，，，，； ②滤液1中； ③滤液2中； ④滤液3中，反应分两个步骤：(快反应)，(慢反应)。 A．酸浸时可以与硫酸反应形成胶体，加速固液分离 B．滤液1中需调节至，才能确保沉淀完全且不沉淀 C．滤液2中添加，当恰好沉淀完全时，未沉淀完全 D．慢反应步骤决定沉淀速率，适当增加浓度可提高产率 【答案】A 【分析】利用废镍催化剂(含65%NiO、15%、10%CaO、6%SiO2及4%MgO)制备电池级，废镍催化剂先加稀硫酸酸浸，得到硫酸铁、硫酸镍、硫酸亚铁、硫酸钙、硫酸镁的溶液，SiO2不溶，硫酸钙微溶，则滤渣1为SiO2以及硫酸钙，滤液加入H2O2氧化亚铁离子为铁离子，再加入NaOH调节pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得滤渣2为氢氧化铁，滤液加入NaF沉淀钙离子、镁离子，过滤得到滤渣3为CaF2、MgF2，滤液加入碳酸氢铵和氨水调节pH=8得到碳酸镍，过滤后经洗涤、干燥得到产品，据此解答。 【解析】A．与硫酸不反应，进入滤渣1除去，A错误； B．开始沉淀c（OH-）=，结合lg3=0.48，此时pH=6.48，溶液中铁离子完全沉淀时c（OH-）=，此时pH=3.16，滤液1中需调节至，才能确保沉淀完全且不沉淀，B正确； C．滤液2中添加，当恰好沉淀完全时c2（F-）=，此时c（）=，未沉淀完全，C正确； D．慢反应步骤决定沉淀速率，根据步骤：(快反应)，(慢反应)，适当增加浓度，有利于慢反应正向移动，可提高产率，D正确； 故选A。 13．（多选）（2026·山东东营·一模）矿石分解是金属冶炼过程中最关键的一步，是分解矿石的明星试剂，工业上用分解硼镁矿(含、、、、)流程如下： 下列说法错误的是 A．滤渣中仅含有、 B．加热可制备MgO C．、是酸性氧化物，与溶液不反应 D．用硫酸调pH过程中发生了反应： 【答案】AC 【分析】硼镁矿粉（含、、、、）用溶液溶浸，金属氧化物转化为可溶性硫酸盐进入溶液，等不溶物形成滤渣1；滤液调过滤得到，滤液再与反应得到沉淀。 【解析】A．溶液因水解而呈酸性，、、）等碱性或两性氧化物均会反应溶解，只有不反应。因此滤渣中主要成分为，A错误； B．受热易分解，加热时会发生反应：，可制备，B正确； C．是酸性氧化物，但可与溶液中的水及酸性环境反应生成可溶的进入溶液，C错误； D．用硫酸调时，溶液中的与发生反应：，D正确； 故答案选AC。 能力进阶 14．（2026·海南·模拟预测）是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： （1）Si在元素周期表中的位置_______，下列关于含硅化合物说法错误的是_______。 A．是分子晶体 B．透辉石()可表示为 C．镁橄榄石()在一定条件下可以与HCl反应 （2）烧渣是LiCl、和的混合物，请写出“500℃焙烧”的化学方程式_______。“焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式解释产生大量烟雾的原因_______。 （3）“操作X”是_______。 （4）鉴别洗净的“滤饼2”和固体常用方法的名称为_______。 （5）在纯氧中加热分解，测得升温过程中固体的质量变化如下图所示。加热分解制备需要控制的温度范围为_______。 【答案】（1）第三周期第ⅣA族 A （2） 或 （3）过滤 （4）焰色试验 （5）300~600℃ 【分析】由流程和题中信息可知，LiCoO2粗品与SiCl4在500℃焙烧时生成氧气和烧渣，烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物；烧渣经水浸、过滤后得滤液1和滤饼1，滤饼1的主要成分是SiO2；滤液1用碳酸氢钠溶液沉钴，过滤后得碳酸钴和滤液2，主要溶质为LiCl；碳酸钴置于空气中煅烧得到Co3O4；滤液2经碳酸钠溶液沉锂，得到滤液3和滤饼2，滤饼2为Li2CO3。 【解析】（1）硅（Si）原子序数为14，位于第三周期第IVA族。 A．是典型的共价晶体（旧称原子晶体），由硅原子和氧原子通过共价键形成空间网状结构，熔沸点很高，不是分子晶体，故A错误； B．硅酸盐常用氧化物形式表示，顺序为：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水。透辉石 () 可以写成，故B正确； C．镁橄榄石 () 属于硅酸盐，其中的金属阳离子（）可以与强酸（如）反应生成可溶性盐，同时生成硅酸沉淀或胶体。反应类似于：，故C正确； 故选A。 （2）根据流程图，反应物是和，产物有放出，且后续提到烧渣含有、和。根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。题目提示剩余的在水浸时会产生烟雾。极易水解，生成硅酸沉淀和氯化氢气体。氯化氢气体遇到空气中的水蒸气会形成盐酸小液滴，从而产生白雾。化学方程式为：或。 （3）流程中，“沉锂”步骤加入了溶液，目的是将滤液中的锂离子转化为碳酸锂（）沉淀。为了得到固体的“滤饼2”（即）和液体的“滤液3”，需要进行固液分离。 （4）需要鉴别的物质是“滤饼2”（）和固体。两者的阴离子相同，区别在于阳离子分别是和。鉴别金属阳离子最常用的方法是焰色试验。 （5）若完全分解为 ：，假设有 ，总质量为，生成的为 ，剩余固体质量与初始固体质量的比值为，第一阶段失重后，剩余质量约为，显示的失重，正好对应生成的理论值，则加热分解制备需要控制的温度范围为300~600℃。 15．（2026·四川绵阳·二模）甘油与水蒸气重整获得过程中的主要反应： ①甘油分解： ②水气变换： 已知：为物质生成焓，反应焓变产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生成焓如下表所示。 物质 -242 -394 0 -669 反应产物的选择性定义为。 回答下列问题： （1）甘油与水蒸气重整获得的总反应③，其热化学方程式为_______，_______0(填“>”、“＜”或“=”)，反应在_______(填“高温”或“低温”)自发进行。 （2）在甘油与水蒸气重整的过程中，存在甲烷化副反应④： 。反应达平衡时，温度对、、选择性的影响情况如图所示。图中表示选择性的曲线是_______(填“a”或“b”)，以后，的选择性随温度升高呈减小趋势，结合化学反应原理加以解释_______。 （3）维持压强，在温度为条件下，与发生上述反应达平衡状态时，测得体系中部分组分的物质的量如下表所示： 组分 CO 物质的量/mol 0.6 9.6 0.6 4.2 结合上表数据，、条件下，的平衡转化率为_______%，甲烷化反应的平衡常数_______(用含的计算式表示，无须化简。分压=总压物质的量分数)。 （4）在实际生产中，增大水醇比可避免积碳的生成。用化学方程式说明以上措施的原理_______。 【答案】（1） > 高温 （2）b 700K 以后，温度升高时：反应②平衡逆向移动，生成量减少； 反应④平衡逆向移动，消耗减少，但反应②的影响更显著，最终导致的选择性减小 （3）36 （4） 【解析】（1）甘油与水蒸气重整获得的总反应为，根据生成焓计算反应焓变则其热化学方程式为：；反应后气体分子数增多，故ΔS>0，该反应ΔH>0、ΔS>0，根据ΔG=ΔH−TΔS<0自发，需在高温下自发进行； （2）反应①为吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO 生成量增多；反应②为放热反应，温度升高平衡逆向移动，CO 消耗减少，故 CO 的选择性随温度升高而增大，对应曲线为b； 700K 以后，温度升高时：反应②平衡逆向移动，生成量减少；反应④平衡逆向移动，CO2消耗减少，但反应②的影响更显著，最终导致CO2的选择性减小； （3）设反应①甘油分解a；反应②中各成分的改变值均为x；反应④中甲烷的改变值为y，由题目n(CH4)=0.6 mol，得y=0.6 mol，反应②生成x mol CO2，反应④消耗y mol CO2，x-y=4.2，代入y=0.6mol，解得x=4.8mol，反应①生成3a molCO，反应②消耗x mol CO，3a-x=0.6，代入x=4.8 mol，解得a=1.8 mol，反应②消耗x=4.8 mol H2O，反应④生成2y=1.2 mol H2O，H2O净消耗：4.8-1.2=3.6 mol，平衡时剩余水10-3.6=6.4 mol，； 平衡时总物质的量=，则； （4）高温时水可以和碳反应，从而减少积碳生成，反应为：。 16．（2025·河南信阳·一模）硅是半导体行业不可或缺的基础材料，其纯度直接影响产品性能。三氯硅烷()是制备高纯硅的关键中间体。某化学兴趣小组拟在实验室模拟工业合成的流程，使用粗硅与氯化氢()气体在加热条件下反应。实验装置如下图所示(加热及夹持装置已略去)。请回答下列问题： 已知：①常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，易水解。 ②中显+4价。 （1）管式炉中发生反应的化学反应方程式为______。 （2）制备时进行操作：(ⅰ)检查装置气密性；(ⅱ)将盛有粗硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)缓缓通入，一段时间后接通冷凝装置，加热管式炉开始反应。判断制备反应结束的实验现象是______。 （3）图示装置存在的两处缺陷是______。 （4）若逸散到溶液中，发生反应的化学方程式为______。 （5）采用如下方法测定溶有少量的纯度。 样品经水解、干燥等预处理得硅酸水合物后，进行如下实验操作： ①______(填操作名称，下同)；②______；③称量，测得所得固体氧化物质量为。 下列仪器中，①、②操作中需使用的仪器为______(填字母)。测得样品纯度为______(用含、的代数式表示)。 （6）工业上生产硅时曾经使用活泼金属锌或镁等固体还原以制得硅，后来选择用高纯还原，使用作还原剂的优点是______。 【答案】（1） （2）管式炉中固体消失(或蒸馏烧瓶中无液体滴入) （3）C和D之间缺少干燥装置，没有处理氢气的装置 （4） （5）灼烧 冷却 AC （6）金属单质做还原剂容易引入杂质，使用氢气作还原剂得到的硅纯度更高 【分析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高温下反应，生成三氯硅烷和氢气，由于三氯硅烷沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置C中收集起来，氢气则通过D装置排出同时D可吸收多余的氯化氢气体，据此解答。 【解析】（1）粗硅与HCl在加热条件下反应生成和H2，化学方程式为：； （2）该实验中需要通入HCl且生成的SiHCl3、H2都是气体，所以该实验装置在加入药品之前需要检验装置的气密性；然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，再通入HCl将装置中的空气排出，防止Si被O2氧化为SiO2，一段时间后，连接冷凝装置，加热B装置制取SiHCl3；当管式炉中没有固体剩余时，硅粉完全反应； （3）SiHCl3易水解，所以要防止制取的SiHCl3与水蒸气接触，D装置中溶液为水溶液，为防止D装置中水蒸气进入C装置，应该在C、D之间加一个干燥装置；NaOH溶液能吸收HCl，但不能吸收H2，所以需要在D装置后面加处理氢气的装置； （4）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：； （5）m1g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=，样品纯度为； （6）根据用高纯还原得到的产物分析，使用氢气作还原剂得到的硅纯度更高，还原产物为HCl，易分离，H2无污染，且金属单质作还原剂容易引入杂质。 真题实战 1．（2026·湖南·高考真题）化学知识在生产、生活中应用广泛。下列反应方程式错误的是 A．氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃： B．侯氏制碱法的主要反应： C．酸性高锰酸钾溶液测定空气中的含量： D．醋酸除去水垢中的： 【答案】D 【解析】A．玻璃主要成分为，与反应生成气体和，方程式书写正确，A不符合题意； B．侯氏制碱法中，向饱和食盐水中先通再通，生成溶解度较小的沉淀，同时得到，方程式书写正确，B不符合题意； C．酸性条件下将氧化为，自身被还原为，该离子方程式满足电子守恒、电荷守恒、原子守恒，离子方程式书写正确，C不符合题意； D．醋酸为弱电解质，书写离子方程式时不能拆分为，需保留化学式，该离子方程式书写错误，正确的离子方程式为CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO−+H2O+CO2↑‌，D符合题意； 故选D。 2．（2026·江西·高考真题）我国科学家在硅衬底上成功合成材料，实现了黄光LED的重大突破，点亮了“中国之光”。已知Ga、In和Al同族，下列说法正确的是 A．Ga的价层电子排布是 B．中Ga与In化合价不同 C．单晶硅是半导体材料 D．是金属材料 【答案】C 【解析】A．Ga位于第四周期第ⅢA族，价层电子排布为，是Al的价层电子排布，A错误； B．在中N元素显-3价，Ga和In均为第ⅢA族元素，最高正价均为+3，，满足各元素的正负化合价代数和为0，则在中二者化合价均为+3价，化合价相同，B错误； C．单晶硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料，C正确； D．中含有非金属元素N，不属于金属材料，D错误； 故选C。 3．（2025·云南·高考真题）稻壳制备纳米Si的流程图如下。下列说法错误的是 A．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： 【答案】B 【分析】稻壳在一定条件下制备纳米SiO2，纳米SiO2和Mg在650℃发生置换反应生成MgO和纳米Si，加盐酸将MgO转化为MgCl2，过滤、洗涤、干燥得到纳米Si。 【解析】A．SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O，A正确； B．盐酸参与的反应为：MgO+2HCl=MgCl2+H2O，该反应是非氧化还原反应，盐酸体现酸性，没有体现还原性，B错误； C．高纯硅可以将太阳能转化为电能，故可用于制硅太阳能电池，C正确； D．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，D正确； 答案选B。 4．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下： 石英砂粗硅高纯硅 下列说法错误的是 A．制备粗硅的反应方程式为 B．1molSi含Si-Si键的数目约为 C．原料气HCl和应充分去除水和氧气 D．生成的反应为熵减过程 【答案】B 【解析】A. 和在高温下发生反应生成和，因此，制备粗硅的反应方程式为，A说法正确； B. 在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键， 1mol Si含Si-Si键的数目约为，B说法错误； C. HCl易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl氧化；在高温下遇到氧气能发生反应生成水，且其易燃易爆，其与在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl和应充分去除水和氧气 ，C说法正确； D. ，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成的反应为熵减过程，D说法正确； 综上所述，本题选B。 5．（2025·天津·高考真题）下列叙述和反应方程式相对应且正确的是 A．实验室制备氨气： B．与盐酸反应： C．常温下，将氯气通入溶液中： D．氯化亚铁溶液中加入稀硝酸：(稀) 【答案】C 【解析】A．实验室制备氨气需要与共热：，单独加热会分解但无法有效收集，A错误； B．不与盐酸反应，B错误； C．常温下通入溶液中，发生反应：，方程式书写正确，C正确； D．稀硝酸与反应时，还原产物应为，方程式为：，D错误； 故答案选C。 6．（2023·山东·高考真题）三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为，熔点为，易水解。实验室根据反应，利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题： （1）制备时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，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）已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为_____。 （3）采用如下方法测定溶有少量的纯度。 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①_____，②_____(填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为_____(填标号)。测得样品纯度为_____(用含、的代数式表示)。 【答案】（1）检查装置气密性 球形冷凝管下端不再有液体滴下 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 （3）高温灼烧 冷却 AC 【分析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高温下反应，生成三氯甲硅烷和氢气，由于三氯甲硅烷沸点为31.8℃，熔点为，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置C中收集起来，氢气则通过D装置排出同时D可处理多余吸收的氯化氢气体，据此解答。 【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，一段时候后，接通冷凝装置，加热开始反应，当球形冷凝管下端不再有液体滴下，即硅粉完全反应，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，故答案为：检查装置气密性；球形冷凝管下端不再有液体滴下；C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置； （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，故答案为：SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O； （3）m1g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=，样品纯度为=，故答案为：高温灼烧；冷却；AC；。 7．（2025·江西·高考真题）稀散金属镓(，ⅢA族)是重要的战略资源。以棕刚玉烟尘(主要成分为、、、和少量)为原料制备金属镓的工艺流程图如下： 回答下列问题： （1）滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为_______(填化学式)，与碱反应的离子方程式为_______、_______。 （2）水热再生过程中，需要定量补充固体的目的是_______，以获得高纯度分子筛()材料。滤液2的_______(填“大于”或“小于”)滤液1的。 （3）已知树脂片段的结构为。在吸附时，中心镓离子与树脂间存在的主要相互作用是_______。 （4）操作X为_______。 （5）硅-钾化肥可改良土壤环境。依据其一有效组分的晶胞结构，推测该组分中钾离子能被植物吸收的原因是_______。 【答案】（1） （2）使溶液中的为 大于 （3）配位作用 （4）浓缩结晶、过滤 （5）钾离子处在结构的层间及空洞中，能够通过阳离子交换释放 【分析】棕刚玉烟尘(主要成分为、、、和少量)加KOH水热浸取，得到硅-钾化肥及滤液1，滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为，硅元素在溶液中的主要存在形式为与，镓元素在溶液中的主要存在形式为（铝元素与镓元素同主族，单质镓的性质与铝相似），加入固体水热再生，过滤获得高纯度分子筛()材料，同时得到含有的滤液2，用树脂吸附滤液2中的，再加入K2S、KOH进行树脂解吸得到含的溶液，将所得溶液浓缩结晶、过滤除去析出的K2S晶体，得到富镓溶液，电解富镓溶液得到Ga单质。 【解析】（1）根据分析，滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为，硅元素在溶液中的主要存在形式为与，故与碱反应的离子方程式为、； （2）根据分析，加入固体水热再生的目的是获得高纯度分子筛()材料，同时得到含有的滤液2，水热再生过程中，为了使溶液中的为，需要定量补充固体，更好地得到。滤液1的主要成分为、、、，向滤液1中加入水解后呈碱性的固体后过滤得到滤液2：2K4SiO4+2KAl(OH)4+3H2O=2↓+8KOH、2K3HSiO4+2KAl(OH)4+H2O=2↓+6KOH，滤液的碱性变强，故滤液2的大于滤液1的； （3） 已知树脂片段的结构为，其中的N与O原子均存在孤电子对，的中心镓离子提供空轨道，形成配位键，则在吸附时，中心镓离子与树脂间存在的主要相互作用是配位作用； （4）根据分析，用树脂吸附滤液2中的，再加入K2S、KOH进行进行树脂解吸得到含的溶液，将所得溶液浓缩结晶、过滤除去析出的K2S晶体，得到富镓溶液，故操作X为浓缩结晶、过滤； （5）从晶胞结构来看，钾离子处在结构的层间及空洞中，钾离子与晶胞结构中的其他离子结合力较弱，能够通过阳离子交换释放，从而脱离晶胞进入土壤中，能被植物吸收。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $