第19讲 碳、硅、无机非金属材料（真题+考点+模拟）-备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义（全国通用）

该高中化学高考复习讲义聚焦碳、硅及其化合物和无机非金属材料核心考点，以真题为导向构建“考点梳理-例题解析-真题训练”教学流程，通过价类二维图和转化关系整合知识体系，帮助学生系统掌握物质性质与应用，突破高考高频难点。 资料采用“真题明向-精讲建系-模练落实”三阶策略，融入科学思维（如晶体结构与性质分析）和化学观念（物质转化规律），设计分层练习（真题13选择+2非选择，模练14选择+4非选择），精准对接高考要求，有效提升学生应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

以真题明方向 | 以精讲建体系 | 以模练促落实 备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义（全国通用） 第19讲 碳、硅、无机非金属材料 第一部分 以【真题】明方向 选择题： 13 题 非选择题： 2 题 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】碳及其化合物+3道例题 【考点2】硅及其化合物+3道例题 【考点3】无机非金属材料+3道例题 第三部分 以【模练】促落实 选择题： 14 题 非选择题： 4 题 第一部分 以【真题】明方向 1．（2026·广西·高考真题）以下是硅酸盐材料的是 A．骨笛 B．陶瓷 C．竹筒 D．铜铁印版 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．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 4．（2025·浙江·高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系正确的是 A．金刚石硬度大，可用于制作切削刀具 B．氧化铝具有两性，可用于制作坩埚 C．熔点高，可用于生产光导纤维 D．氨气有还原性，可用于生产铵态氮肥 5．（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： 6．（2024·天津·高考真题）关于天津博物馆典藏文物的相关化学知识，判断错误的是 A．太保鼎(西周)的材质是青铜，青铜属于合金 B．《雪景寒林图》(北宋)的材质是绢(蚕丝织品)，绢属于天然高分子制品 C．白釉龙柄联腹传瓶(隋)，其材质是陶瓷，陶瓷属于无机非金属材料 D．乾隆款珐琅彩芍药雄鸡图玉壶春瓶(清)，其珐琅彩由矿物颜料经高温烧制而成，该颜料属于有机化合物 7．（2024·江西·高考真题）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 8．（2024·河北·高考真题）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是 A．青铜铺首主要成分是铜锡合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐 C．石质浮雕主要成分是碳酸钙 D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙 9．（2024·辽宁·高考真题）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A．金代六曲葵花鎏金银盏 B．北燕鸭形玻璃注 C．汉代白玉耳杯 D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 10．（2023·辽宁·高考真题）下列有关物质的工业制备反应错误的是 A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HCl C．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑ 11．（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 12．（2022·河北·高考真题）定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为和 C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高 13、(2021·湖北，1)“碳中和”有利于全球气候改善。下列有关CO2的说法错误的是 A.CO2是V形的极性分子 B.CO2可催化还原为甲酸 C.CO2晶体可用于人工增雨 D.CO2是侯氏制碱法的原料之一 14．（2025·江苏·高考真题）海洋出水铁质文物表面有凝结物，研究其形成原理和脱氯方法对保护文物意义重大。 (1)文物出水清淤后，须尽快浸泡在稀或溶液中进行现场保护。 ①玻璃中的能与反应生成_______(填化学式)，故不能使用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放溶液。 ②文物浸泡在碱性溶液中比暴露在空气中能减缓吸氧腐蚀，其原因有_______。 15．（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)。 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】碳及其化合物 1、碳族元素 (1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为ns2np2。 (2)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质的存在形式有金刚石、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、C60的物理性质 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 碳原子的杂化方式 sp3杂化 sp2杂化 sp2杂化 1∶2 2∶3 2∶3 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小，能导电 熔点低，不导电 主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 3、碳的主要化学性质——还原性 ①可燃性：2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 ②与氧化物反应 与CuO反应：C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 与SiO2反应：2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与H2O(g)反应：C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与CO2反应：C＋CO22CO ③与强氧化性酸反应 与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 与浓硝酸反应C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 4、CO2在自然界中的循环 (1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。 (2)自然界消耗CO2的主要反应： ①溶于江水、海水中：CO2+H2O⥫⥬H2CO3； ②光合作用将CO2转化为O2； ③岩石的风化：CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2。 5、碳酸及碳酸盐 (1)碳酸：二元弱酸、不稳定，易分解，酸性比苯酚、次氯酸强。 (2)碳酸及碳酸根离子结构：H2CO3中，碳原子的杂化方式为sp2。H2CO3属于分子晶体。C中，碳原子的杂化方式为sp2，C的空间结构为平面三角形。 (3)碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(C) 酸式盐(HC) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 热稳定性 正盐>酸式盐 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 CHC 6．草酸、草酸盐的性质 (1)草酸的性质 草酸又叫乙二酸，化学式为H2C2O4，其结构简式为HOOCCOOH，草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O。 二元弱酸 草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为： H2C2O4H＋＋HC2O，HC2OH＋＋C2O 还原性 H2C2O4中C元素的化合价为＋3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，反应的化学方程式为： 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 不稳定性 草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为： H2C2O4·2H2OCO↑＋CO2↑＋3H2O (2)草酸盐的性质 ①(NH4)2C2O4溶于水，微溶于乙醇，受热易分解： (NH4)2C2O4H2C2O4＋2NH3↑ (进一步加热，草酸会分解) ②CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙： CaC2O4CaO＋CO↑＋CO2↑ 7．碳及其化合物的相互转化 (1)碳元素的价类二维图及转化关系 (2)碳及其重要化合物之间的转化关系 【例题1】我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是 A.CO2是引起酸雨的主要物质之一 B.整个过程中，只有CO2可循环利用 C.能源消耗低是该技术的一大优点 D.该生产过程中，没有涉及氧化还原反应 【例题2】新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。 下列有关说法正确的是 A.石墨烯是一种新型化合物 B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C.二者和石墨都是碳的同素异形体 D.氧化石墨烯具有一定的亲水性 【例题3】在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是 A.金刚石和石墨的熔点肯定比C60高 B.熔点：C60<C70<C90 C.球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应 D.金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体 【考点2】硅及其化合物 硅在地壳中的含量仅次于氧，硅元素仅有化合态，硅是一种亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。 1．硅单质 (1)硅的物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度大，有脆性。 (2)硅晶体的结构 正四面体空间网状结构，属于共价晶体，键角均为109°28′，硅原子为sp3杂化。硅晶体中，Si原子数与Si－Si键数之比为1∶2，28g硅晶体中有2 mol共价键。 (3)化学性质 ①常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应。 与F2反应 Si＋2F2===SiF4 与HF反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 与NaOH溶液反应 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ ②加热或高温时，能与O2、Cl2、C等反应 与O2反应 Si＋O2SiO2 与Cl2反应 Si＋2Cl2SiCl4 与C反应 Si＋CSiC (4)单质硅的制备 ①硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅，主要分为两个阶段： I．用碳还原二氧化硅制备粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ Ⅱ．将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅： Si(粗)＋2Cl2SiCl4， SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 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。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。 ②工业制备高纯硅的原理 a．SiO2＋2CSi＋2CO↑ b．Si＋3HClSiHCl3＋H2 c．SiHCl3＋H2Si＋3HCl (5)硅主要的用途：良好的半导体材料、硅太阳能电池、计算机芯片。 2．二氧化硅(SiO2) 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、沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。 【拓展】熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙、沙子的主要成分是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。 (1)物理性质：硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水. (2)结构 空间网状结构，属于共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的，硅原子为sp3杂化。二氧化硅晶体中，Si原子与Si－O键的比为1∶4，即1 mol SiO2晶体中有4NA个Si－O共价键。 (3)化学性质 ①具有酸性氧化物的通性：SiO2为酸性氧化物，是硅酸的酸酐。 SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 盛装NaOH、Na2CO3、硅酸钠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。石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体。 SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 ②SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，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。 (4)二氧化硅的用途：光导纤维、光学仪器、电子部件 【温馨提示】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．硅酸(H2SiO3) (1)物理性质：不溶于水，无色透明的胶状物质。 (2)化学性质 ①弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]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。 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2CO2(过量)＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ②不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O ③与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (3)用途：硅胶可作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂 (4)制备：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl 4、硅酸钠 (1)硅酸盐大多数不溶于水，但硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，显碱性。 (2)硅酸钠能与酸性比硅酸强的酸反应，写出水溶液中相应的化学方程式。 与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。 与少量CO2反应：Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 5、硅酸盐的结构与组成 ①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。 ②硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。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，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。 例如： 硅酸钠Na2SiO3 Na2O·SiO2 镁橄榄石Mg2SiO4 2MgO·SiO2 高岭石Al2Si2O5(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石KAlSi3O8 K2O·Al2O3·6SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12) K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 6、硅及其化合物的转化关系 (1)硅元素的价类二维图及转化关系 (2)硅及其重要化合物之间的转化关系 图中序号对应的化学方程式： ①Si+4HF===SiF4↑+2H2↑； ②SiO2+2CSi+2CO↑； ③SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O； ④SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑、SiO2+CaOCaSiO3； ⑤SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O(可用于刻蚀玻璃)。 【例题1】“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是SiO2，下列说法错误的是 A.“从沙滩到用户”这句话涉及工业上制备粗硅的工艺 B.“水玻璃”可以由SiO2与NaOH溶液反应制得 C.SiO2是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一 D.SiO2属于酸性氧化物，不与任何酸反应 【例题2】下列有关说法或判断正确的是 A.石英坩埚耐高温，可用于加热熔化纯碱、烧碱等固体 B.高纯硅制成的太阳能电池可将太阳能转化为电能 C.单晶硅芯片的主要成分不会被任何酸腐蚀 D.因为Si的熔点高、硬度大，所以利用Si制作各种芯片 【例题3】形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。Si是一种四面体形的离子(属于硅酸根离子)，其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。 (1)b的化学式为　　　　　　　。 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则其化学式为　　　　　　。 (3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是___。 【考点3】无机非金属材料 1、传统无机非金属材料——常见硅酸盐材料 硅酸盐材料 水泥 普通玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂(过量) 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 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 —— 2、新型无机非金属材料 (1)新型陶瓷：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。例如高温结构陶瓷(碳化硅、氮化硅)、压电陶瓷(钛酸盐和锆酸盐)、透明陶瓷(氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙)、超导陶瓷等。成分包括SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。 (2)碳纳米材料 ①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 ②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 (3)特殊功能的含硅材料 ①碳化硅为共价晶体，具有类似金刚石的结构，可用作磨料。 ②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 ③以硅为主体的硅芯片、硅太阳能电池。 ④以二氧化硅为主体的光导纤维。 【例题1】下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是 A.春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅 B.西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料 C.宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙 D.明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐 【例题2】近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是 A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4 B.航空航天太阳能电池翼所使用的“碳纤维”(由聚丙烯腈经碳化而成)与金刚石互为同位素 C.碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 D.富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于新型无机非金属材料 【例题3】我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是A.富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B.Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C.“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D.二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 第三部分 以【模练】促落实 1、碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是 A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B.碳纳米管拥有极高的熔点 C.纳米管是一种新型有机纳米材料 D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 2、氧化石墨烯是一种淡柠檬黄色、不稳定的新型化合物，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是 A.氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 B.氧化石墨烯的抗氧化能力比石墨烯弱 C.氧化石墨烯中C—C的键能比C—O大 D.氧化石墨烯中所有C原子均为sp3杂化 3、硅胶的结构示意图如图所示，可由原硅酸(H4SiO4)脱水缩合制得，添加无水CoCl2呈蓝色，吸水后因CoCl2转化为配合物[Co(H2O)4Cl2]·2H2O而呈粉红色，下列说法错误的是 A.原硅酸分子中含有多个—OH，因而可脱水制成硅胶 B.硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体 C.失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D.当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基会形成过多氢键从而使硅胶失去吸附力 4、水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应为2(3CaO·SiO2)+6H2O===3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2　ΔH<0，但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙，我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝的建筑质量。下列说法错误的是 A.水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得 B.水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率 C.水的作用是提供结晶水以稳定交联结构 D.以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生 5、化学促进我国航空航天事业不断蓬勃发展。下列有关说法正确的是 A.“北斗系统”芯片的主要成分为二氧化硅 B.隐形涂料中的纳米氧化钨材料属于新型有机材料 C.“天和核心舱”推进系统中的腔体采用的氮化硼陶瓷属于新型金属材料 D.火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为Fe2O3 6、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 7、纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(　　) A.X可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4===H2SiO3↓+ Na2SO4 C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D.SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 8、实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水 B.实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨 9、下列关于材料的说法错误的是 A.歼⁃20上采用的GaN涂层属于新型金属材料 B. “天宫二号”空间站太阳能电池帆板的主要材料为晶体硅 C.手机柔性屏使用的原材料聚酰亚胺属于有机高分子材料 D.用于制造世界最大口径反射镜的SiC属于新型无机非金属材料 10、碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，且碳原子和硅原子的位置是交替的。下列说法错误的是 A.碳化硅的熔点低于金刚石 B.碳化硅熔化时破坏共价键 C.晶体中所含化学键均为非极性键 D.晶体中所有原子均采取sp3杂化 11、陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成。唐三彩是我国古代陶瓷中的艺术瑰宝，利用X射线衍射实验测得某“唐三彩陶瓷残片”和“现代陶瓷碎片”的釉料中部分成分及含量数据如下表所示。下列说法错误的是 釉料成分 质量分数/% SiO2 K2O Fe2O3 MnO PbO 唐三彩陶瓷残片 28.05 0.34 10.81 0.08 46.56 现代陶瓷碎片 29.74 0.40 4.22 0.05 51.42 A.现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料 B.唐三彩烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化 C.X射线衍射实验可用于鉴定陶瓷类文物的真伪 D.唐三彩的绚丽色彩与釉料的组成及各组分的含量有关 12、H2SO4⁃SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是 A.合成1反应中H2作氧化剂 B.合成2的反应为SiF4+NaAlH4===SiH4+NaAlF4 C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4 D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物 13、水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程： 下列说法正确的是 A.原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B.操作A与操作B完全相同 C.该流程中硅元素的化合价发生改变 D.反应器中发生的反应为氧化还原反应 14、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 15、世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。 (1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为　　　　、　　　(用化学方程式表示)。 (2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是　　　　　　　　　　。制备普通玻璃的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　(任写一个)。 (3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是　　　　(填化学式)。 (4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是　　　　(填字母)。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚 16．纯硅被誉为“信息革命的催化剂”，工业上有两种以粗硅为原料制备高纯硅的工艺。 已知：沸点57.7℃，遇会剧烈反应；沸点31.5℃，且能与强烈反应，并在空气中易自燃。 (1)制备粗硅的化学反应方程式为________。 (2)和遇水都会剧烈反应，都会生成、。但会多生成一种物质，则物质的名称为________。 (3)实验室用下图装置制备。 ①B中试剂是________，B的作用是________(请用离子方程式解释)。 ②装置F的作用是________，实验开始应后点燃________(填“A”或“D”)装置的酒精灯。 ③A装置中的离子反应方程式为________。 (4)与过量制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置已略去)。 ①装置D中发生反应的化学方程式为________。 ②如图是用强光照射密闭广口瓶中新制氯水时，用数字化传感器采集的图像，下列纵坐标代表的物理量与图像相符的是________。 a．瓶中氯气的体积分数         b．瓶中氧气的体积分数 c．溶液的导电能力         d．溶液的漂白能力 17．三氯硅烷(SiHCl3)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SiHCl3的流程，使用粗硅与氯化氢(HCl)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：①SiHCl3常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，易水解。 ②SiHCl3中Si显+4价。 (1)管式炉中发生反应的化学反应方程式为______________________________。 (2)制备SiHCl3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HCl，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)图示装置存在缺陷，除了D装置之后无处理氢气的装置外，还有__________。 (4)若SiHCl3逸散到NaOH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HCl的SiHCl3纯度。 m1 g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灼烧；②__________；③称量，测得所得固体氧化物质量为m2 g。“灼烧”时样品应置于_____中(填写仪器名称)，测得样品纯度为__________(用含m1、m2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SiHCl3以制得硅，后来选择用高纯H2还原SiHCl3，使用H2作还原剂的优点是_______________________。 18．氮化硅（）是一种重要的结构陶瓷材料，硬度大。某兴趣小组搜集相关资料设计以下方案，制备少量的氮化硅。 （Ⅰ）实验流程： （Ⅱ）制备 ⅰ．化学反应：   ⅱ．制备装置如图： Ⅲ．氨气在高温下易分解： 据此，回答下列问题： (1)题图所示的装置中仪器B的名称是________；缓慢逐步加入的目的是________。 (2)电磁搅拌器上水槽中固液混合物X是________。 (3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是________。 (4)下列装置可填入A框中的是________（填字母）。 (5)下列装置可用于氨气的尾气处理的是________（填序号）。 (6)采用热重分析法测定的热分解生成的质量。 ①写出在高温下分解生成的化学方程式：________。 ②C瓶中浓硫酸的作用________，将样品加热到时，充分反应后，样品失重1.7 g，则生成的的质量为________g。 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 以真题明方向 | 以精讲建体系 | 以模练促落实 备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义（全国通用） 第19讲 碳、硅、无机非金属材料 第一部分 以【真题】明方向 选择题： 13 题 非选择题： 2 题 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】碳及其化合物+3道例题 【考点2】硅及其化合物+3道例题 【考点3】无机非金属材料+3道例题 第三部分 以【模练】促落实 选择题： 14 题 非选择题： 4 题 第一部分 以【真题】明方向 1．（2026·广西·高考真题）以下是硅酸盐材料的是 A．骨笛 B．陶瓷 C．竹筒 D．铜铁印版 【答案】B 【详解】A．骨笛主要成分为羟基磷酸钙和有机质，不属于硅酸盐材料，A错误； B．陶瓷是传统硅酸盐材料，主要成分为硅酸盐，B正确； C．竹筒主要成分为纤维素等有机物，不属于硅酸盐材料，C错误； D．铜铁印版属于金属材料，不属于硅酸盐材料，D错误； 故选B。 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 【详解】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．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 【详解】A．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．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．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．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。 4．（2025·浙江·高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系正确的是 A．金刚石硬度大，可用于制作切削刀具 B．氧化铝具有两性，可用于制作坩埚 C．熔点高，可用于生产光导纤维 D．氨气有还原性，可用于生产铵态氮肥 【答案】A 【详解】A．金刚石是天然存在的最硬物质，硬度大的性质使其非常适合用于制作切削、研磨工具，A正确； B．氧化铝具有两性，但制作坩埚主要利用其高熔点和化学稳定性，以耐受高温和腐蚀，两性并非制作坩埚的关键性质，B错误； C．光导纤维的生产主要利用二氧化硅的光学性质，如高透明度和低光损耗，而非高熔点，C错误； D．氨气具有还原性，但生产铵态氮肥（如硫酸铵、硝酸铵）主要利用其碱性（与酸反应生成铵盐），还原性与铵态氮肥生产无直接关联，D错误； 故选A。 5．（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 【详解】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。 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。 6．（2024·天津·高考真题）关于天津博物馆典藏文物的相关化学知识，判断错误的是 A．太保鼎(西周)的材质是青铜，青铜属于合金 B．《雪景寒林图》(北宋)的材质是绢(蚕丝织品)，绢属于天然高分子制品 C．白釉龙柄联腹传瓶(隋)，其材质是陶瓷，陶瓷属于无机非金属材料 D．乾隆款珐琅彩芍药雄鸡图玉壶春瓶(清)，其珐琅彩由矿物颜料经高温烧制而成，该颜料属于有机化合物 【答案】D 【详解】A．青铜是铜锡合金，属于合金，A正确； B．蚕丝织品的主要成分是蛋白质，属于天然高分子材料，B正确； C．陶瓷是硅酸盐材料，属于无机非金属材料，C正确； D．珐琅彩的矿物颜料多为金属氧化物或无机盐，属于无机化合物，D错误； 故答案选D。 7．（2024·江西·高考真题）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 【答案】C 【详解】A．青花瓷上的蓝色花纹是由于使用了含有氧化钴的“青料”绘制而成，与单质钴无直接关系，A错误； B．釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质，通常由无机物质组成，如硅酸盐、氧化物等，B错误； C．青花瓷是一种釉面瓷，其材质属于无机非金属材料，主要成分为铝硅酸盐，C正确； D．青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，Fe2O3呈红色，D错误； 故选C。 8．（2024·河北·高考真题）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是 A．青铜铺首主要成分是铜锡合金 B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐 C．石质浮雕主要成分是碳酸钙 D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙 【答案】D 【详解】A．青铜铺首是青铜器，青铜的主要成分是铜锡合金，A正确； B．透雕白玉璧是玉石，玉石的主要成分是硅酸盐，B正确； C．石质浮雕是汉白玉，汉白玉的主要成分是碳酸钙，C正确； D．青花釉里红瓷盖罐是陶瓷，陶瓷的主要成分是硅酸盐，D错误； 故选D。 9．（2024·辽宁·高考真题）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是 A．金代六曲葵花鎏金银盏 B．北燕鸭形玻璃注 C．汉代白玉耳杯 D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐 【答案】A 【详解】A．金代六曲葵花鎏金银盏是合金，属于无机金属材料； B．北燕鸭形玻璃注是玻璃制品，属于硅酸盐材料； C．汉代白玉耳杯是玉，属于含有微量元素的钙镁硅酸盐材料； D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐是陶器，属于硅酸盐材料； 综上A选项材质与其他三项材质不用，不能归为一类，答案选A。 10．（2023·辽宁·高考真题）下列有关物质的工业制备反应错误的是 A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HCl C．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑ 【答案】D 【详解】A．工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H22NH3，A正确； B．工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl22HCl，B正确； C．工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO，C正确； D．冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D错误； 故答案选D。 11．（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 【详解】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。 12．（2022·河北·高考真题）定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是 A．传统陶瓷是典型的绝缘材料 B．陶瓷主要成分为和 C．陶瓷烧制的过程为物理变化 D．白瓷的白色是因铁含量较高 【答案】A 【详解】A．陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确； B．陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误； C．陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，C错误； D．由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误； 故答案为：A。 13、(2021·湖北，1)“碳中和”有利于全球气候改善。下列有关CO2的说法错误的是 A.CO2是V形的极性分子 B.CO2可催化还原为甲酸 C.CO2晶体可用于人工增雨 D.CO2是侯氏制碱法的原料之一 【答案】A 【详解】CO2中C采取sp杂化，空间结构为直线形，CO2是非极性分子，A项错误；CO2在电催化下与氢气反应可以降低碳的化合价，生成一系列化合物，如CH4、CH2==CH2、CH3OH、HCOOH等，B项正确；干冰气化时吸收大量热量，使水蒸气液化而增雨，C项正确；侯氏制碱法的化学反应原理是NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，D项正确。 14．（2025·江苏·高考真题）海洋出水铁质文物表面有凝结物，研究其形成原理和脱氯方法对保护文物意义重大。 (1)文物出水清淤后，须尽快浸泡在稀或溶液中进行现场保护。 ①玻璃中的能与反应生成_______(填化学式)，故不能使用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放溶液。 ②文物浸泡在碱性溶液中比暴露在空气中能减缓吸氧腐蚀，其原因有_______。 【答案】(1) 碱性环境抑制吸氧腐蚀正极反应的进行，反应速率减慢；碱性溶液中，溶解度较小，减少文物与的接触，减缓吸氧腐蚀 【详解】（1）①是酸性氧化物，可与NaOH溶液发生反应生成硅酸钠和水，化学方程式为。 ②吸氧腐蚀时正极反应式为，根据化学平衡移动原理，碱性溶液中，浓度较大，会抑制得电子，使吸氧腐蚀的速率减慢；在高离子浓度的液体中溶解度较小，碱性溶液比纯水溶解氧的能力低，减少了文物与的接触，减缓吸氧腐蚀。 15．（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 【详解】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。 （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；。 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】碳及其化合物 1、碳族元素 (1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为ns2np2。 (2)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质的存在形式有金刚石、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、C60的物理性质 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 碳原子的杂化方式 sp3杂化 sp2杂化 sp2杂化 1∶2 2∶3 2∶3 晶体类型 共价晶体 混合型晶体 分子晶体 物理性质 熔点高，硬度大，不导电 熔点高，硬度小，能导电 熔点低，不导电 主要用途 钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等 做电极、润滑剂、铅笔芯 广泛应用于超导、医学领域 3、碳的主要化学性质——还原性 ①可燃性：2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2 ②与氧化物反应 与CuO反应：C＋2CuO2Cu＋CO2↑ 与SiO2反应：2C＋SiO2Si＋2CO↑ 与H2O(g)反应：C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气) 与CO2反应：C＋CO22CO ③与强氧化性酸反应 与浓硫酸反应：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 与浓硝酸反应C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 4、CO2在自然界中的循环 (1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。 (2)自然界消耗CO2的主要反应： ①溶于江水、海水中：CO2+H2O⥫⥬H2CO3； ②光合作用将CO2转化为O2； ③岩石的风化：CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2。 5、碳酸及碳酸盐 (1)碳酸：二元弱酸、不稳定，易分解，酸性比苯酚、次氯酸强。 (2)碳酸及碳酸根离子结构：H2CO3中，碳原子的杂化方式为sp2。H2CO3属于分子晶体。C中，碳原子的杂化方式为sp2，C的空间结构为平面三角形。 (3)碳酸的正盐和酸式盐的比较 正盐(C) 酸式盐(HC) 溶解性 只有钾、钠、铵盐可溶 一般都可溶 热稳定性 正盐>酸式盐 溶液pH 同浓度：正盐>酸式盐 相互转化 CHC 6．草酸、草酸盐的性质 (1)草酸的性质 草酸又叫乙二酸，化学式为H2C2O4，其结构简式为HOOCCOOH，草酸晶体的化学式为H2C2O4·2H2O。 二元弱酸 草酸为二元弱酸，酸性比醋酸的酸性强，电离方程式为： H2C2O4H＋＋HC2O，HC2OH＋＋C2O 还原性 H2C2O4中C元素的化合价为＋3价，具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，反应的化学方程式为： 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 不稳定性 草酸晶体受热易分解，反应的化学方程式为： H2C2O4·2H2OCO↑＋CO2↑＋3H2O (2)草酸盐的性质 ①(NH4)2C2O4溶于水，微溶于乙醇，受热易分解： (NH4)2C2O4H2C2O4＋2NH3↑ (进一步加热，草酸会分解) ②CaC2O4不溶于水、醋酸，溶于盐酸、稀硝酸，灼烧时转变成碳酸钙或氧化钙： CaC2O4CaO＋CO↑＋CO2↑ 7．碳及其化合物的相互转化 (1)碳元素的价类二维图及转化关系 (2)碳及其重要化合物之间的转化关系 【例题1】我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实际生产中，常利用NaOH溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正确的是 A.CO2是引起酸雨的主要物质之一 B.整个过程中，只有CO2可循环利用 C.能源消耗低是该技术的一大优点 D.该生产过程中，没有涉及氧化还原反应 【答案】D 【详解】酸雨是氮氧化物、二氧化硫的排放引起的，与二氧化碳无关，故A错误；由图可知，CaO、氢氧化钠等均可以循环利用，故B错误；高温反应炉需要消耗大量的能量，能量消耗较高，故C错误；由流程图可知，该过程中主要涉及CO2和NaOH的反应，CaO和水的反应，氢氧化钙和碳酸钠的反应及碳酸钙的分解等，均没有涉及到氧化还原反应，故D正确。 【例题2】新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。 下列有关说法正确的是 A.石墨烯是一种新型化合物 B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物 C.二者和石墨都是碳的同素异形体 D.氧化石墨烯具有一定的亲水性 【答案】D 【详解】石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有的羟基和羧基均为亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确。 【例题3】在20世纪90年代末，科学家发现碳有新的单质形态C60存在。后来人们又相继得到了C70、C76、C84、C90、C94等另外一些球碳分子。21世纪初，科学家又发现了管状碳分子和洋葱状碳分子，大大丰富了碳元素单质的家族。下列有关碳元素单质的说法错误的是 A.金刚石和石墨的熔点肯定比C60高 B.熔点：C60<C70<C90 C.球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应 D.金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体 【答案】C 【详解】金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，因此金刚石和石墨的熔点肯定比C60高，故A正确；分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，因此熔点：C60<C70<C90，故B正确。 【考点2】硅及其化合物 硅在地壳中的含量仅次于氧，硅元素仅有化合态，硅是一种亲氧元素，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。 1．硅单质 (1)硅的物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度大，有脆性。 (2)硅晶体的结构 正四面体空间网状结构，属于共价晶体，键角均为109°28′，硅原子为sp3杂化。硅晶体中，Si原子数与Si－Si键数之比为1∶2，28g硅晶体中有2 mol共价键。 (3)化学性质 ①常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应。 与F2反应 Si＋2F2===SiF4 与HF反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ 与NaOH溶液反应 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ ②加热或高温时，能与O2、Cl2、C等反应 与O2反应 Si＋O2SiO2 与Cl2反应 Si＋2Cl2SiCl4 与C反应 Si＋CSiC (4)单质硅的制备 ①硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅，主要分为两个阶段： I．用碳还原二氧化硅制备粗硅：SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ Ⅱ．将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅： Si(粗)＋2Cl2SiCl4， SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 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。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。 ②工业制备高纯硅的原理 a．SiO2＋2CSi＋2CO↑ b．Si＋3HClSiHCl3＋H2 c．SiHCl3＋H2Si＋3HCl (5)硅主要的用途：良好的半导体材料、硅太阳能电池、计算机芯片。 2．二氧化硅(SiO2) 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、沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。 【拓展】熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙、沙子的主要成分是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。 (1)物理性质：硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水. (2)结构 空间网状结构，属于共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的，硅原子为sp3杂化。二氧化硅晶体中，Si原子与Si－O键的比为1∶4，即1 mol SiO2晶体中有4NA个Si－O共价键。 (3)化学性质 ①具有酸性氧化物的通性：SiO2为酸性氧化物，是硅酸的酸酐。 SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 盛装NaOH、Na2CO3、硅酸钠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。石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体。 SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3 ②SiO2的弱氧化性：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ③SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，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。 (4)二氧化硅的用途：光导纤维、光学仪器、电子部件 【温馨提示】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．硅酸(H2SiO3) (1)物理性质：不溶于水，无色透明的胶状物质。 (2)化学性质 ①弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]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。 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2CO2(过量)＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3 ②不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O ③与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O (3)用途：硅胶可作催化剂的载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂 (4)制备：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl 4、硅酸钠 (1)硅酸盐大多数不溶于水，但硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，显碱性。 (2)硅酸钠能与酸性比硅酸强的酸反应，写出水溶液中相应的化学方程式。 与盐酸反应：Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓。 与少量CO2反应：Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓。 (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 5、硅酸盐的结构与组成 ①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。 ②硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。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，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。 例如： 硅酸钠Na2SiO3 Na2O·SiO2 镁橄榄石Mg2SiO4 2MgO·SiO2 高岭石Al2Si2O5(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石KAlSi3O8 K2O·Al2O3·6SiO2 钾云母(KH2Al3Si3O12) K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 6、硅及其化合物的转化关系 (1)硅元素的价类二维图及转化关系 (2)硅及其重要化合物之间的转化关系 图中序号对应的化学方程式： ①Si+4HF===SiF4↑+2H2↑； ②SiO2+2CSi+2CO↑； ③SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O； ④SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑、SiO2+CaOCaSiO3； ⑤SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O(可用于刻蚀玻璃)。 【例题1】“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”诗句中的“沙”的主要成分是SiO2，下列说法错误的是 A.“从沙滩到用户”这句话涉及工业上制备粗硅的工艺 B.“水玻璃”可以由SiO2与NaOH溶液反应制得 C.SiO2是制取传统硅酸盐产品玻璃的原料之一 D.SiO2属于酸性氧化物，不与任何酸反应 【答案】D 【详解】SiO2属于酸性氧化物，但是可以和HF反应，D错误。 【例题2】下列有关说法或判断正确的是 A.石英坩埚耐高温，可用于加热熔化纯碱、烧碱等固体 B.高纯硅制成的太阳能电池可将太阳能转化为电能 C.单晶硅芯片的主要成分不会被任何酸腐蚀 D.因为Si的熔点高、硬度大，所以利用Si制作各种芯片 【答案】B 【详解】石英的主要成分是SiO2，高温条件下，该物质能与烧碱、纯碱反应，不能用来加热熔化烧碱、纯碱等固体，A错误；硅单质具有良好的半导体性能，高纯硅制成的太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，B正确；硅能与氢氟酸反应生成四氟化硅和氢气，C错误；Si的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制作各种芯片，与Si的硬度和熔点无关，D错误。 【例题3】形式多样的硅酸盐是无机矿物的重要基石。Si是一种四面体形的离子(属于硅酸根离子)，其结构可用图a表示，硅原子位于该四面体体心，四个氧原子各占一个顶点。图b和图c则是复合硅酸根离子中的两个实例，均为无支链的单环状，分别由数个硅氧四面体a通过共用氧原子的形式构成。 (1)b的化学式为　　　　　　　。 (2)若一个单环状离子中Si原子数为n(n≥3)，则其化学式为　　　　　　。 (3)绿柱石是铍、铝的此类硅酸复盐，其化学式中含6个硅原子，该复盐的化学式是___。 【答案】(1)Si3　(2)Sin　(3)Be3Al2Si6O18(或3BeO·Al2O3·6SiO2) 【详解】(1)b含有氧原子的个数为9，含有3个四面体结构，则含有硅原子的个数为3，根据化合物中Si的化合价为+4、氧元素的化合价为-2可知，b的化学式为Si3。(3)根据Sin可知，含有6个硅原子，该硅酸盐所带的负电荷为-12，设铍的个数为x，铝的个数为y，则2x+3y=12，讨论可得x=3、y=2，其化学式为Be3Al2Si6O18或3BeO·Al2O3·6SiO2。 【考点3】无机非金属材料 1、传统无机非金属材料——常见硅酸盐材料 硅酸盐材料 水泥 普通玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英砂(过量) 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 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 —— 2、新型无机非金属材料 (1)新型陶瓷：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。例如高温结构陶瓷(碳化硅、氮化硅)、压电陶瓷(钛酸盐和锆酸盐)、透明陶瓷(氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙)、超导陶瓷等。成分包括SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。 (2)碳纳米材料 ①类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。 ②用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。 (3)特殊功能的含硅材料 ①碳化硅为共价晶体，具有类似金刚石的结构，可用作磨料。 ②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 ③以硅为主体的硅芯片、硅太阳能电池。 ④以二氧化硅为主体的光导纤维。 【例题1】下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是 A.春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅 B.西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料 C.宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙 D.明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐 【答案】D 【详解】春秋龙纹人字形玉佩的主要成分为硅酸盐，故A错误；西汉铜错金银承弓器的主要成分为金属材料，故B错误；宋海棠花式玛瑙碗的主要成分为二氧化硅，故C错误；明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分为硅酸盐，故D正确。 【例题2】近年来，具有特殊性质的新型无机非金属材料迅速发展，下列有关新型无机非金属材料的叙述不正确的是 A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机部件，其化学式为Si3N4 B.航空航天太阳能电池翼所使用的“碳纤维”(由聚丙烯腈经碳化而成)与金刚石互为同位素 C.碳化硅的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 D.富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，属于新型无机非金属材料 【答案】B 【例题3】我国在航空航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是A.富勒烯、石墨烯和碳纳米管等碳纳米材料均属于新型无机非金属材料 B.Si3N4俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C.“神舟十四号”载人飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 D.二氧化硅常被用于制造光缆，是由于其导电能力强 【答案】A 【详解】富勒烯、石墨烯和碳纳米管都是由碳元素组成的单质，均属于新型无机非金属材料，A项正确；碳化硅俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料，B项错误；高温结构陶瓷的主要成分是氮化硅等，属于新型无机非金属材料，C项错误；二氧化硅不导电，可用于制造光缆是由于其能够传导光信号，D项错误。 第三部分 以【模练】促落实 1、碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。下列关于纳米管说法不正确的是 A.纳米管孔径较大，可以掺杂各种金属原子，体现特殊的催化活性 B.碳纳米管拥有极高的熔点 C.纳米管是一种新型有机纳米材料 D.纳米管可以由石墨烯在特定条件下卷曲而成 【答案】C 【详解】碳纳米管只由碳原子构成，属于单质，不是有机化合物，故C错误。 2、氧化石墨烯是一种淡柠檬黄色、不稳定的新型化合物，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是 A.氧化石墨烯的导电性优于石墨烯 B.氧化石墨烯的抗氧化能力比石墨烯弱 C.氧化石墨烯中C—C的键能比C—O大 D.氧化石墨烯中所有C原子均为sp3杂化 【答案】B 【详解】石墨烯变为氧化石墨烯，大π键遭到破坏，故导电性减弱，A项错误；氧化石墨烯中含有碳碳双键和羟基，易被氧化，故抗氧化能力比石墨烯弱，B项正确；氧化石墨烯中C—C和C—O均为共价键，C—C的键长比C—O长，故C—C的键能比C—O小，C项错误；氧化石墨烯中，C原子的杂化方式为sp2和sp3，D项错误。 3、硅胶的结构示意图如图所示，可由原硅酸(H4SiO4)脱水缩合制得，添加无水CoCl2呈蓝色，吸水后因CoCl2转化为配合物[Co(H2O)4Cl2]·2H2O而呈粉红色，下列说法错误的是 A.原硅酸分子中含有多个—OH，因而可脱水制成硅胶 B.硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体 C.失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高 D.当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基会形成过多氢键从而使硅胶失去吸附力 【答案】B 【详解】原硅酸含多个—OH，可通过分子间脱水缩合形成硅胶，A正确；硅胶能与HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误；由硅胶结构可知，硅胶用作干燥剂，是通过硅羟基和水分子之间形成氢键而达到吸水的目的，故当硅胶遇到大量的水分子时，水分子与硅羟基会形成过多氢键从而使硅胶失去吸附力，D正确。 4、水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO2)。将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应为2(3CaO·SiO2)+6H2O===3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2　ΔH<0，但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙，我国三峡大坝的建设者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法，有效解决了这一问题，保证了大坝的建筑质量。下列说法错误的是 A.水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得 B.水泥生产过程中加入石膏，可以调节水泥的硬化速率 C.水的作用是提供结晶水以稳定交联结构 D.以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生 【答案】C 【详解】硅酸三钙与水反应，形成相互交联的结构，故C错误。 5、化学促进我国航空航天事业不断蓬勃发展。下列有关说法正确的是 A.“北斗系统”芯片的主要成分为二氧化硅 B.隐形涂料中的纳米氧化钨材料属于新型有机材料 C.“天和核心舱”推进系统中的腔体采用的氮化硼陶瓷属于新型金属材料 D.火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为Fe2O3 【答案】D 【详解】北斗芯片中的半导体材料为晶体硅，二氧化硅是光导纤维的成分，A错误；纳米氧化钨是无机化合物，属于无机非金属材料，B错误；硬度大、强度高的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，C错误。 6、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 【详解】醋酸是挥发性酸，醋酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳中含有醋酸，因此不能确定是碳酸还是醋酸与硅酸钠反应，不能达到实验目的，A错误；二氧化硅是酸性氧化物，但是二氧化硅不溶于水，与水不反应，B错误；胶体为粒子集合体，即2 mL 5 mol·L-1的硅酸钠溶液和盐酸反应后制得的硅酸胶体的胶粒数小于0.01NA，C错误；SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3溶液，向Na2SiO3溶液中通入足量CO2，可得白色沉淀H2SiO3，D正确。 7、纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(　　) A.X可用作木材防火剂 B.步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3+H2SO4===H2SiO3↓+ Na2SO4 C.步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替 D.SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物 【答案】D 【详解】碳酸、硫酸的酸性都强于硅酸，能够与硅酸钠溶液反应生成硅酸，B、C正确；SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，但与氢氟酸反应的生成物不是盐，所以二氧化硅不是两性氧化物，而是酸性氧化物，D不正确。 8、实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是 A.装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓H2SO4、冰水 B.实验时，应先加热管式炉，再打开活塞K C.为鉴定制得的硅中是否含微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、双氧水、硫氰化钾溶液 D.该实验中制备氢气的装置也可用于稀氢氧化钠溶液与氯化铵固体反应制备氨 【答案】C 【详解】反应H2+SiHCl3Si+3HCl应在装置Ⅳ中进行，装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的作用是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸，装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，因此需在水浴中加热，A错误；实验时应先通入氢气，目的是排出装置中的空气，防止发生危险，B错误；硅单质不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2+，Fe2+被H2O2氧化成Fe3+，Fe3+与KSCN溶液反应，溶液变红色，可以鉴定是否含有铁单质，C正确；用稀NaOH溶液制备氨，需要加热，装置Ⅰ中没有加热装置，且NH4Cl固体不是块状固体，因此不能用该装置制备氨，D错误。 9、下列关于材料的说法错误的是 A.歼⁃20上采用的GaN涂层属于新型金属材料 B. “天宫二号”空间站太阳能电池帆板的主要材料为晶体硅 C.手机柔性屏使用的原材料聚酰亚胺属于有机高分子材料 D.用于制造世界最大口径反射镜的SiC属于新型无机非金属材料 【答案】A 【详解】GaN是由氮元素和镓元素组成的化合物，属于新型无机非金属材料，A错误；晶体硅是良好的半导体材料，“天宫二号”空间站太阳能电池帆板的主要材料为晶体硅，可将太阳能转化为电能，B正确；聚酰亚胺是由有机小分子通过聚合反应形成的高分子，属于有机高分子材料，常用于制作手机柔性屏等，C正确；SiC是由硅元素和碳元素组成的化合物，具有耐高温、硬度大等特点，属于新型无机非金属材料，D正确。 10、碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，且碳原子和硅原子的位置是交替的。下列说法错误的是 A.碳化硅的熔点低于金刚石 B.碳化硅熔化时破坏共价键 C.晶体中所含化学键均为非极性键 D.晶体中所有原子均采取sp3杂化 【答案】C 【详解】碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，二者均为共价晶体，金刚石中C—C键长更短、键能更大，故熔点高于SiC，A正确；碳化硅(SiC)晶体结构与金刚石相似，二者均为共价晶体，共价晶体熔化时需破坏共价键，B正确；Si—C为极性共价键，因此碳化硅晶体中存在极性键，C错误；金刚石中C原子均以单键相连，形成空间网状结构，碳原子为sp3杂化，SiC结构类似，故晶体中所有原子均采取sp3杂化，D正确。 11、陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成。唐三彩是我国古代陶瓷中的艺术瑰宝，利用X射线衍射实验测得某“唐三彩陶瓷残片”和“现代陶瓷碎片”的釉料中部分成分及含量数据如下表所示。下列说法错误的是 釉料成分 质量分数/% SiO2 K2O Fe2O3 MnO PbO 唐三彩陶瓷残片 28.05 0.34 10.81 0.08 46.56 现代陶瓷碎片 29.74 0.40 4.22 0.05 51.42 A.现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料 B.唐三彩烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化 C.X射线衍射实验可用于鉴定陶瓷类文物的真伪 D.唐三彩的绚丽色彩与釉料的组成及各组分的含量有关 【答案】A 【详解】现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的无机非金属材料，A符合题意；X射线衍射实验可对晶体结构进行测定，也可通过测定相同组分的含量作为识别真伪的重要参考依据，C不符合题意；釉料中不同金属氧化物成分(如Fe2O3、MnO等)的含量不同，在烧制后呈现不同颜色，D不符合题意。 12、H2SO4⁃SiO2法生产多晶硅的流程如下。下列说法错误的是 A.合成1反应中H2作氧化剂 B.合成2的反应为SiF4+NaAlH4===SiH4+NaAlF4 C.上述流程说明SiO2可溶于H2SO4 D.净化、热解中生成的多晶硅为还原产物 【答案】C 【详解】合成1中发生反应：Na+Al+2H2===NaAlH4，合成2中发生反应：NaAlH4+SiF4===SiH4+NaAlF4，合成1中H由0价变为-1价，化合价降低，氢气作氧化剂，故A、B正确；合成3中NaAlF4与硫酸反应生成HF，HF与二氧化硅反应生成SiF4，因此题中不能说明二氧化硅可溶于硫酸，故C错误；SiH4分解为晶体硅和氢气，根据电负性分析，氢的电负性强于硅，硅元素显+4价，化合价降低，因此晶体硅为还原产物，故D正确。 13、水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程： 下列说法正确的是 A.原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B.操作A与操作B完全相同 C.该流程中硅元素的化合价发生改变 D.反应器中发生的反应为氧化还原反应 【答案】A 【详解】操作A为过滤、操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，B错误；二氧化硅和硅酸钠中硅元素的化合价均是+4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，C错误；反应器中发生的反应为SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O，此反应不属于氧化还原反应，D错误。 14、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 【详解】反应①中C是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；金刚砂是SiC，焦炭加入过多，可能会生成SiC，B正确；加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，则不能通过加热NH4Cl制备NH3，C错误；反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误。 15、世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7 000多块铝板和1 200多块玻璃等建成。 (1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为　　　　、　　　(用化学方程式表示)。 (2)生产硅酸盐水泥和普通玻璃都需要用到的主要原料是　　　　　　　　　　。制备普通玻璃的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　(任写一个)。 (3)石英玻璃化学稳定性强、膨胀系数小，是一种特殊玻璃，石英玻璃的主要成分是　　　　(填化学式)。 (4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是　　　　(填字母)。 A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚 【答案】(1)2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑　SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O (2)石灰石　SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑(或SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑) (3)SiO2　(4)D 【详解】(4)普通玻璃坩埚和石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A、B不选；氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C不选；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D选。 16．纯硅被誉为“信息革命的催化剂”，工业上有两种以粗硅为原料制备高纯硅的工艺。 已知：沸点57.7℃，遇会剧烈反应；沸点31.5℃，且能与强烈反应，并在空气中易自燃。 (1)制备粗硅的化学反应方程式为________。 (2)和遇水都会剧烈反应，都会生成、。但会多生成一种物质，则物质的名称为________。 (3)实验室用下图装置制备。 ①B中试剂是________，B的作用是________(请用离子方程式解释)。 ②装置F的作用是________，实验开始应后点燃________(填“A”或“D”)装置的酒精灯。 ③A装置中的离子反应方程式为________。 (4)与过量制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置已略去)。 ①装置D中发生反应的化学方程式为________。 ②如图是用强光照射密闭广口瓶中新制氯水时，用数字化传感器采集的图像，下列纵坐标代表的物理量与图像相符的是________。 a．瓶中氯气的体积分数         b．瓶中氧气的体积分数 c．溶液的导电能力         d．溶液的漂白能力 【答案】(1) (2)氢气 (3)饱和食盐水 除去中混有的气体，且存在平衡 ，饱和食盐水中浓度大，使平衡逆向移动，减少的溶解 吸收多余的防止污染空气，同时防止空气中的水蒸气进入E中使水解 D (4) b 【详解】石英砂和焦炭先反应制备粗硅，粗硅和氯气反应生成四氯化硅，再经氢气还原得到高纯硅；粗硅和氯化氢反应生成三氯甲硅烷和四氯化硅，三氯甲硅烷再经氢气还原得到高纯硅。（3）以氯气为原料制备四氯化硅等，先用和浓HCl共热制得，氯气中含HCl，饱和食盐水吸收氯气中的氯化氢，经浓硫酸干燥后，氯气在加热下与硅反应生成四氯化硅、四氯化硅易水解、氯气有毒，要用碱石灰进行尾气吸收；（4）该实验装置中A利用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，通入B中干燥除去氢气中混有的水蒸气，C通过水浴加热使汽化后随过量氢气一同进入D的石英管中，在高温条件下和反应生成纯硅，后续省略的尾气处理装置用于处理未反应的易燃易爆的氢气等尾气； （1）工业用二氧化硅和碳在高温下反应制备粗硅，化学反应方程式为：； （2）沸点31.5℃，且能与强烈反应，并在空气中易自燃，则具有很强的还原性，因为中氢的化合价是-1价，与+1价的氢发生归中反应，故与水反应生成硅酸、、，则多生成的这一种物质X的名称为氢气； （3）①A装置制得的氯气中混有HCl杂质，B中盛放饱和食盐水，HCl极易溶于水可被吸收，同时在饱和食盐水中溶解度很小，对应离子方程式为，饱和食盐水中高浓度的使平衡逆向移动，降低溶解损耗；②能与强烈反应，氯气有毒。则实验中要防止E内进入水蒸气、进行尾气吸收；球形干燥管的作用为：吸收尾气，并防止空气中的水蒸气进入E中；加热下Si与氧气能反应，故实验时应先点燃装置A的酒精灯让氯气将装置内空气排尽，然后点燃D装置的酒精灯；③A装置中和浓共热制得，离子方程式为：； （4）①高温下还原得到纯硅，属于置换反应，化学方程式为； ②a．新制氯水光照发生反应，氯气不断被消耗，体积分数逐渐下降，不符合图像上升趋势，a不符合题意； b．反应生成氧气，瓶中氧气体积分数随时间逐渐升高，与图像相符，b符合题意； c．弱电解质HClO逐渐转化为强电解质HCl，溶液中离子浓度增大，导电能力应逐渐上升后趋于稳定，且初始时刻（50s时）导电能力不为0，c不符合题意； d．HClO是漂白有效成分，光照后HClO浓度降低，溶液漂白能力逐渐减弱，不符合图像，d不符合题意； 故选b。 17．三氯硅烷(SiHCl3)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SiHCl3的流程，使用粗硅与氯化氢(HCl)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：①SiHCl3常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，易水解。 ②SiHCl3中Si显+4价。 (1)管式炉中发生反应的化学反应方程式为______________________________。 (2)制备SiHCl3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HCl，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)图示装置存在缺陷，除了D装置之后无处理氢气的装置外，还有__________。 (4)若SiHCl3逸散到NaOH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HCl的SiHCl3纯度。 m1 g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灼烧；②__________；③称量，测得所得固体氧化物质量为m2 g。“灼烧”时样品应置于_____中(填写仪器名称)，测得样品纯度为__________(用含m1、m2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SiHCl3以制得硅，后来选择用高纯H2还原SiHCl3，使用H2作还原剂的优点是_______________________。 【答案】(1) (2)蒸馏烧瓶中无液体滴入 (3)C和D之间缺少干燥装置 (4) (5)冷却 坩埚 (6)金属单质作还原剂易引入杂质，使用氢气作还原剂得到的硅纯度更高或易分离 【详解】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。 （1）粗硅与在加热条件下反应生成和，化学方程式为：。 （2）反应生成的蒸气经冰水冷凝变为液体滴入蒸馏烧瓶C，当蒸馏烧瓶中无液体滴入时，说明硅粉已经完全反应，反应结束。 （3）易水解，所以要防止制取的与水蒸气接触，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。 （4）由题干信息可知中为+4价，则为-1价，为-1价，该物质遇水可发生水解，逸散到溶液中发生反应，生成硅酸钠、氯化钠、氢气和水，反应的化学方程式为：。 （5）样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，在坩埚中高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为，则二氧化硅的物质的量为，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，还原产物为易分离，无污染，且金属单质作还原剂容易引入杂质。 18．氮化硅（）是一种重要的结构陶瓷材料，硬度大。某兴趣小组搜集相关资料设计以下方案，制备少量的氮化硅。 （Ⅰ）实验流程： （Ⅱ）制备 ⅰ．化学反应：   ⅱ．制备装置如图： Ⅲ．氨气在高温下易分解： 据此，回答下列问题： (1)题图所示的装置中仪器B的名称是________；缓慢逐步加入的目的是________。 (2)电磁搅拌器上水槽中固液混合物X是________。 (3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是________。 (4)下列装置可填入A框中的是________（填字母）。 (5)下列装置可用于氨气的尾气处理的是________（填序号）。 (6)采用热重分析法测定的热分解生成的质量。 ①写出在高温下分解生成的化学方程式：________。 ②C瓶中浓硫酸的作用________，将样品加热到时，充分反应后，样品失重1.7 g，则生成的的质量为________g。 【答案】(1)球形冷凝管 防止升温太快，同时使原料充分接触反应 (2)冰水 (3)控制氨气的通入速率 (4)b (5)甲 (6)① ②冷却产品时，防止空气中的水蒸气进入硬质试管中，同时吸收尾气中的氨气，避免污染环境 7 【详解】本题围绕氮化硅实验室制备与热重定量分析展开，首先用SiCl4和NH3反应制备Si(NH)2，随后将Si(NH)2在1000 ℃高温下分解得到Si3N4，同时采用热重分析法测定制备的氮化硅的质量，以此完成下列题目： （1）B是球形冷凝管，该反应为放热反应但反应条件要求0 ℃，缓慢加试剂，防止反应过快，使反应温度过高，同时可以使原料充分接触反应，提高原料利用率； （2）为了控制反应温度在0℃的条件下，应用冰水浴； （3）通过气泡出现的快慢来控制通入的速率； （4）题中要求制备干燥的氨气，受热分解成和，遇冷立即化合，无法顺利制备氨气，a错误，氨气可用碱石灰干燥，b正确，不能用无水氯化钙来干燥氨气，因氯化钙会与氨气反应生成络合物，c错误，故答案选b； （5）尾气主要为氨气，氨气极易溶于水，应做防倒吸处理，甲正确，丙错误，碱石灰不能除去氨气，乙错误，故答案选甲； （6）①由题给信息可知，分解温度在800～850℃，在1000℃高温下分解生成，另外的生成物不应该是，应该为和，，②样品加热后，需要冷却称量，B瓶防止浓硫酸倒吸，浓硫酸防止空气中水蒸气进入加热后的产品中，同时吸收尾气中的氨气，避免污染环境， 根据化学方程式： ，。 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $