第04講 碳、硅及無(wú)機(jī)非金屬材料（講義）（教師版） 2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

第04講碳、硅及無(wú)機(jī)非金屬材料目錄01TOC\o"1-3"\h\u考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 02知識(shí)導(dǎo)圖·思維引航 03考點(diǎn)突破·考法探究 考點(diǎn)一碳、硅及其化合物 知識(shí)點(diǎn)1碳及其重要化合物 知識(shí)點(diǎn)2硅及其重要化合物 考向1碳及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用 考向2二氧化碳的綜合利用 考向3硅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用 考向4硅的工業(yè)制法 考點(diǎn)二硅酸鹽、新型無(wú)機(jī)非金屬材料 知識(shí)點(diǎn)1硅酸鹽 知識(shí)點(diǎn)2傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料 知識(shí)點(diǎn)3新型無(wú)機(jī)非金屬材料 考向1硅酸鹽材料 考向2新型無(wú)機(jī)非金屬材料 04真題練習(xí)·命題洞見(jiàn) 考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析碳及其化合物2023浙江1月7題，3分；2022江蘇卷7題，3分；2022福建卷1題，4分；2021山東卷1題，2分；2021湖北卷1題，3分；2021全國(guó)乙卷1題，6分；2021海南卷1題，2分本講知識(shí)的特點(diǎn)是繁雜，涉及的化學(xué)反應(yīng)多，物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系多樣。注意Si、SiO2在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用經(jīng)常以選擇題形式出現(xiàn)，隨著新能源、新材料、新工藝的發(fā)展應(yīng)用，對(duì)碳硅及其化合物性質(zhì)和應(yīng)用的考查有逐漸增多的趨勢(shì)，已成為高考考查的熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)高考命題仍然會(huì)以生活、生產(chǎn)、實(shí)際應(yīng)用為背景，突出C、Si及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，題型延續(xù)選擇題、填空題、綜合推斷題及實(shí)驗(yàn)探究題的形式，結(jié)合能源、環(huán)保等，以新材料、新工藝為載體，考查碳、硅及其化合物的晶體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用，以檢測(cè)考生理論聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用化學(xué)理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力和將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí)。硅及其化合物2024浙江1月7題，3分；2023湖北卷3題，3分；2023遼寧卷3題，3分；2022山東卷18題，12分；2022廣東卷3題，2分；2022江蘇卷6題，3分；2022浙江1月10題，2分；2021遼寧卷1題，3分無(wú)機(jī)非金屬材料2023浙江6月1題，3分；2023湖南卷1題，3分；2022河北卷1題，3分；2022廣東卷3題，2分；2021重慶卷1題，3分復(fù)習(xí)目標(biāo)：1．了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及應(yīng)用。2．了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境的影響。3．通過(guò)從材料組成和性質(zhì)的角度對(duì)生活中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)非金屬材料進(jìn)行分析，并能科學(xué)合理地使用?？键c(diǎn)一碳、硅及其氧化物知識(shí)點(diǎn)1碳及其重要化合物1．碳單質(zhì)(1)存在形式：有金剛石、石墨、無(wú)定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。(2)主要化學(xué)性質(zhì)——還原性可燃性2C＋O2(不足)eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO、C＋O2(足量)eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2與氧化物反應(yīng)CuO：C＋2CuOeq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑(冶煉金屬)；SiO2：2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑(制取粗硅)；H2O：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))H2＋CO(制取水煤氣)與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)濃H2SO4：C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；濃HNO3：C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2OC＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O2．CO、CO2的性質(zhì)對(duì)比COCO2物理性質(zhì)無(wú)色無(wú)味氣體，密度比空氣小，難溶于水無(wú)色無(wú)味氣體，密度比空氣大，可溶于水(溶解度小)毒性有毒(易結(jié)合血紅蛋白)無(wú)毒(溫室效應(yīng))化學(xué)性質(zhì)還原性可燃性，還原氧化鐵無(wú)(滅火)氧化性①與熾熱炭反應(yīng)，②Mg在CO2中燃燒與水反應(yīng)無(wú)CO2＋H2OH2CO3與堿反應(yīng)(石灰水)無(wú)Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O相互轉(zhuǎn)化用途燃料、冶煉金屬滅火、制汽水、植物肥料、化工原料等知識(shí)點(diǎn)2硅及其重要化合物1．硅單質(zhì)2．二氧化硅3．硅酸【名師點(diǎn)晴】熟記下列方程式：1．用SiO2制取粗硅的反應(yīng)：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑。2．Si和NaOH溶液的反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。3．SiO2和NaOH溶液的反應(yīng)：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。4．SiO2和氫氟酸的反應(yīng)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。5．向Na2SiO3溶液中通入少量CO2氣體：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。考向1碳及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用【例1】新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國(guó)際熱點(diǎn)課題。其結(jié)構(gòu)模型如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．石墨烯是一種新型化合物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異形體D．氧化石墨烯具有一定的親水性【答案】D【解析】石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯(cuò)誤；氧化石墨烯因?yàn)檫€含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素異形體，B、C錯(cuò)誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和羧基等親水基團(tuán)，所以它具有一定的親水性，D正確?！咀兪接?xùn)練】中國(guó)力爭(zhēng)在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說(shuō)法不正確的是()A．金剛石和石墨是碳的兩種不同的單質(zhì)，二者互稱同素異形體B．在100KPa時(shí)，1mol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895kJ的熱量，故金剛石比石墨穩(wěn)定C．考古時(shí)常用于測(cè)定文物年代的是碳元素的一種核素146C中，中子數(shù)為8D．引起溫室效應(yīng)的氣體之一CO2中含極性共價(jià)鍵【答案】B【解析】A項(xiàng)，金剛石和石墨均是由C元素組成的不同單質(zhì)，兩者互為同素異形體，A正確；B項(xiàng)，能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定，因?yàn)樵?00KPa時(shí)，1mol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895kJ的熱量，所以可知石墨比金剛石穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，146C的質(zhì)子數(shù)為6，質(zhì)量數(shù)為14，所以中子數(shù)=14-6=8，C正確；D項(xiàng)，CO2可引起溫室效應(yīng)，使全球變暖，其分子中C原子與O原子以共價(jià)雙鍵結(jié)合，所以含極性共價(jià)鍵，D正確；故選B?？枷?二氧化碳的綜合利用【例2】利用N(C2H5)3捕獲CO2并在納米金催化劑作用下在較低溫度下轉(zhuǎn)化為甲酸，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”提供了新路徑，轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。A．N(C2H5)3可與HCl反應(yīng)生成鹽B．CO2加氫合成甲酸，符合綠色化學(xué)思想C．1molCO2完全轉(zhuǎn)化為甲酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NAD．納米金催化劑降低了反應(yīng)的活化能【答案】C【解析】N(C2H5)3有堿性，可與氯化氫反應(yīng)生成鹽N(CH2CH3)3·HCl，A項(xiàng)正確；CO2加氫合成甲酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+H2HCOOH，原子利用率為100%，符合綠色化學(xué)思想，B項(xiàng)正確；反應(yīng)中碳元素化合價(jià)由+4降低為+2，1molCO2完全轉(zhuǎn)化為甲酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA，C項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑通過(guò)降低反應(yīng)活化能提高反應(yīng)速率，納米金催化劑降低了反應(yīng)的活化能，D項(xiàng)正確?！咀兪接?xùn)練】科技的進(jìn)步為二氧化碳資源化利用提供了廣闊的前景。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。A．CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)B．CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，CO2被還原C．CO2電催化時(shí)，在陽(yáng)極轉(zhuǎn)化為燃料D．CO2與環(huán)氧丙烷可合成可降解塑料【答案】C【解析】含碳燃料燃燒以及動(dòng)植物呼吸都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)，A項(xiàng)正確；CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，C元素的化合價(jià)降低，CO2得電子，被還原，B項(xiàng)正確；CO2中C元素的化合價(jià)為+4，只能發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，CO2在陰極得電子轉(zhuǎn)化為燃料，C項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2與環(huán)氧丙烷反應(yīng)可合成聚碳酸酯，聚碳酸酯易降解，D項(xiàng)正確?？枷?硅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用【例3】(2024?河南省許昌市檢測(cè))二氧化硅又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料，部分轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖所示。回答下面問(wèn)題：(1)碳元素和硅元素都位于周期表的族，非金屬性較強(qiáng)的是(填元素符號(hào))。工業(yè)上制備粗硅的反應(yīng)：SiO2+2CSi+2CO↑，該反應(yīng)能否比較碳和硅元素的非金屬性強(qiáng)弱(填“是”或“否”)。(2)NaOH溶液需要盛放在有橡膠塞的試劑瓶中，原因(用化學(xué)方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上寫(xiě)字作畫(huà)，原因是。制玻璃的原材料是石英(SiO2)、純堿(Na2CO3)和大理石(CaCO3)，寫(xiě)出制玻璃時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式、。SiC是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，半導(dǎo)體領(lǐng)域未來(lái)代替硅基芯片的一種新型原材料，SiC屬于(填“離子”戒“共價(jià)”)化合物?！敬鸢浮?1)IVAC否(2)2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2ONa2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑共價(jià)【解析】(1)C與Si屬于同一主族，C與Si的最外層電子數(shù)都是4，所以碳元素和硅元素都位于周期表的ⅣA族；同主族從上至下，元素的非金屬性逐漸減弱，所以非金屬性C>Si；工業(yè)上制備粗硅的反應(yīng)不能比較出碳和硅元素的非金屬性強(qiáng)弱，因?yàn)樵摲磻?yīng)產(chǎn)生的CO是氣體，CO離開(kāi)體系后，反應(yīng)持續(xù)正向進(jìn)行；(2)玻璃中的成分SiO2能和NaOH發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生具有粘性的硅酸鈉，玻璃塞粘在瓶口不能被打開(kāi)，其反應(yīng)原理是2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O；SiO2能和HF反應(yīng)，所以用氫氟酸溶液可以在玻璃表面寫(xiě)字，即反應(yīng)方程式為SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；SiO2能和Na2CO3反應(yīng)產(chǎn)生Na2SiO3，也能和CaCO3反應(yīng)產(chǎn)生CaSiO3，所以制玻璃反應(yīng)方程式分別為Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；SiC是兩種不同的非金屬元素用共價(jià)鍵構(gòu)成的共價(jià)化合物。【變式訓(xùn)練】(2024?·陜西省安康市高新中學(xué)質(zhì)檢)硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上。(1)可用于制作計(jì)算機(jī)芯片和太陽(yáng)能電池的是(填化學(xué)式，下同)，光導(dǎo)纖維的主要成分是。(2)工藝師常用氫氟酸來(lái)雕刻玻璃，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)工業(yè)上可利用水玻璃和鹽酸反應(yīng)制備硅酸凝膠，進(jìn)一步脫水處理可得到硅膠，寫(xiě)出水玻璃和鹽酸反應(yīng)的離子方程式：。(4)高純度單晶硅可以按下列方法制備：SiO2Si(粗)SiiHCl3Si(純)。寫(xiě)出步驟①的化學(xué)方程式：。該反應(yīng)中C作劑，此方程式能否說(shuō)明非金屬性：C>Si。若要證明C和Si的非金屬性強(qiáng)弱，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?！敬鸢浮?1)SiSiO2(2)SiO2+4HF＝SiF4+2H2O(3)2H＋+SiO32-＝H2SiO3(膠體)(4)SiO2+2CSi+2CO↑還原不能將二氧化碳?xì)怏w通入硅酸鈉溶液中產(chǎn)生硅酸沉淀【解析】(1)可用于制作計(jì)算機(jī)芯片和太陽(yáng)能電池的是Si，光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2。(2)二氧化硅能和氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水，工藝師常用氫氟酸來(lái)雕刻玻璃，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HF＝SiF4+2H2O。(3)工業(yè)上可利用水玻璃和鹽酸反應(yīng)制備硅酸凝膠，反應(yīng)的離子方程式為2H＋+SiO32-＝H2SiO3(膠體)。(4)步驟①是高溫下二氧化硅和焦炭反應(yīng)生成硅和CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑，該反應(yīng)中C失去電子，作還原劑，該反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)，此方程式不能說(shuō)明非金屬性C＞Si。將二氧化碳?xì)怏w通入硅酸鈉溶液中產(chǎn)生硅酸沉淀，可證明C的非金屬性強(qiáng)于Si?？枷?硅的工業(yè)制法【例4】(2024?高一下·湖北省武漢市期中)工業(yè)制備高純硅的主要過(guò)程如圖所示：已知石英晶體部分結(jié)構(gòu)如圖。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．制備粗硅的反應(yīng)體現(xiàn)了C元素的非金屬性比強(qiáng) B．石英晶體中不存在SiO2分子C．原料氣HCl和H2應(yīng)充分去除水和氧氣 D．流程中HCl、H2可以循環(huán)使用【答案】A【解析】在高溫下焦炭和二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化碳，粗硅和氯化氫反應(yīng)生成SiHCl3，然后在高溫下氫氣和SiHCl3反應(yīng)生成純硅。A項(xiàng)，制備粗硅的反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)，不能體現(xiàn)了C元素的非金屬性比Si強(qiáng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，二氧化硅是由硅原子和氧原子構(gòu)成的，不存在分子，因此石英晶體中不存在SiO2分子，B正確；C項(xiàng)，高溫下水蒸氣能和焦炭反應(yīng)，氫氣和氧氣容易發(fā)生爆炸，所以原料氣HCl和H2應(yīng)充分去除水和氧氣，C正確；D項(xiàng)，流程中第二步反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，第三步反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫，因此HCl、H2可以循環(huán)使用，D正確；故選A?！咀兪接?xùn)練】(2024?高一下·湖南省長(zhǎng)沙市月考)多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽(yáng)能電池及高純硅制品的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示。已知：SiHCl3遇水劇烈水解。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．Y、Z分別為H2、Cl2B．制取粗硅的反應(yīng)為：SiO2+CSi(粗)+CO2↑C．制備高純多晶硅的反應(yīng)為：SiHCl3+H2Si(純)+3HClD．為防止SiHCl3水解而損失及氫氣燃炸，“還原”步驟在無(wú)水、無(wú)氧條件下進(jìn)行【答案】B【解析】電解飽和NaCl溶液，反應(yīng)產(chǎn)生NaOH、H2、Cl2，X是NaOH，H2、Cl2點(diǎn)燃生成HCl，焦炭與石英在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生粗Si和CO，HCl與粗硅反應(yīng)產(chǎn)生SiHCl3和少量SiCl4，SiHCl3和SiCl4是沸點(diǎn)不同的混合物，經(jīng)分餾分離提純得到SiHCl3，SiHCl3和H2在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生多晶硅和HCl，所以Y是H2，Z是Cl2。A項(xiàng)，由分析得，Y是H2，Z是Cl2，A正確；B項(xiàng)，制取粗硅是焦炭與石英在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生粗Si和CO，反應(yīng)方程式為：SiO2+2CSi(粗)+2CO↑，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，制備高純多晶硅是SiHCl3和H2在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生多晶硅和HCl，反應(yīng)方程式為：SiHCl3+H2Si(純)+3HCl，C正確；D項(xiàng)，已知SiHCl3遇水劇烈水解，且H2是可燃?xì)怏w，因此為防止SiHCl3水解而損失及氫氣燃炸，“還原”步驟在無(wú)水、無(wú)氧條件下進(jìn)行，D正確；故選B?？键c(diǎn)二硅酸鹽、新型無(wú)機(jī)非金屬材料知識(shí)點(diǎn)1硅酸鹽材料1．硅酸鹽是由硅、氧與其他化學(xué)元素結(jié)合而成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。2．硅酸鈉(1)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃。有黏性，水溶液顯堿性。(2)與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)a．與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓。b．與CO2水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓。(3)用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。3．硅酸鹽組成的表示方法：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成。(1)氧化物的書(shū)寫(xiě)順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物間以“·”隔開(kāi)。(2)各元素的化合價(jià)保持不變，且滿足化合價(jià)代數(shù)和為零，各元素原子個(gè)數(shù)比符合原來(lái)的組成。如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2O·SiO2，長(zhǎng)石(KAlSi3O8)可表示為K2O·Al2O3·6SiO2?！久麕熖嵝选?．硅酸鹽大多難溶于水，常見(jiàn)可溶性硅酸鹽硅酸鈉，其水溶液稱為泡花堿或水玻璃，但卻是鹽溶液。2．H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，但高溫下Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑也能發(fā)生，原因可以從兩方面解釋：①硅酸鹽比碳酸鹽穩(wěn)定；②從化學(xué)平衡角度，由高沸點(diǎn)難揮發(fā)固體SiO2制得低沸點(diǎn)易揮發(fā)的CO2。知識(shí)點(diǎn)2傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料1．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。2．常見(jiàn)硅酸鹽材料比較物質(zhì)水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料黏土、石灰石純堿、石灰石和石英黏土主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯3．玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑。知識(shí)點(diǎn)3新型無(wú)機(jī)非金屬材料材料類(lèi)型主要特性示例用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷能承受高溫，強(qiáng)度高氮化硅陶瓷汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等半導(dǎo)體陶瓷具有電學(xué)特性二氧化錫陶瓷集成電路中的半導(dǎo)體光學(xué)材料具有光學(xué)特性光導(dǎo)纖維光纜、醫(yī)療、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘?shù)取疽族e(cuò)提醒】水泥、玻璃與陶瓷是三大傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料；碳化硅、氮化硅等是新型無(wú)機(jī)非金屬材料。考向1硅酸鹽【例1】(2024?江西省部分學(xué)校高三二輪復(fù)習(xí)聯(lián)考驗(yàn)收)“挖掘文物價(jià)值，講好中國(guó)故事”。下列文物中主要成分屬于硅酸鹽的是()

A．戰(zhàn)國(guó)透雕龍鳳紋銅鋪首B．元代青花釉里紅開(kāi)光貼花蓋罐C．宋水晶珠串D．清梅花圖紙本頁(yè)冊(cè)【答案】B【解析】A項(xiàng)，銅鋪首的主要成分是銅合金，A不符合題意；B項(xiàng)，罐的主要成分是陶瓷(硅酸鹽)，B符合題意；C項(xiàng)，水晶的主要成分為SiO2，C不符合題意；

D項(xiàng)，紙的主要成分為纖維素，D不符合題意；故選B?！咀兪接?xùn)練】“嫦娥五號(hào)”帶回了月壤樣品，將月壤進(jìn)行20倍放大后能明顯看到褐色的玻璃狀物質(zhì)。下列有關(guān)玻璃的說(shuō)法中正確的是()。A．普通玻璃的原料是燒堿、石英砂、石灰石B．普通玻璃和石英玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品C．制備普通玻璃時(shí)的反應(yīng)之一為Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3D．普通玻璃用于鑲嵌建筑物的門(mén)窗、墻面，但其不具有保溫和防輻射等特征【答案】C【解析】制造普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英砂，A項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，B項(xiàng)錯(cuò)誤；制造普通玻璃的反應(yīng)有Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3，C項(xiàng)正確；普通玻璃具有透光、隔熱、隔聲、耐磨、耐氣候變化的性能，有的還有保溫、吸熱、防輻射等特征，D項(xiàng)錯(cuò)誤。考向2新型無(wú)機(jī)非金屬材料【例2】(2024·天津河北市一模)氮化硅(Si3N4)因其在高溫和高頻條件下的優(yōu)異性能，成為現(xiàn)代微電子領(lǐng)域的重要材料。工業(yè)上用石英砂和原料氣(含N2和少量O2)制備SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的單質(zhì)及化合物；常溫下Si3N4除與氫氟酸反應(yīng)外不與其他酸反應(yīng))，下列敘述不正確的是A．“還原”時(shí)焦炭主要被氧化為CO2B．“高溫氮化”反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Si+2N2Si3N4C．“操作X”可將原料氣通過(guò)灼熱的銅粉D．“稀酸Y”可選用稀硝酸【答案】A【解析】石英砂為SiO2，SiO2與焦炭在高溫下發(fā)生：SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅與氮?dú)夥磻?yīng)生成Si3N4，還含有Fe、Cu的單質(zhì)及化合物，經(jīng)過(guò)酸洗而除去，得到純凈的Si3N4。A項(xiàng)，“還原”時(shí)焦炭主要被氧化為CO，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，“高溫氮化”反應(yīng)為硅與氮?dú)夥磻?yīng)生成Si3N4，化學(xué)方程式為3Si+2N2Si3N4，B正確；C項(xiàng)，原料氣可以為空氣，通過(guò)灼熱的銅粉除去氧氣得到氮?dú)?，故“操作X”為原料氣通過(guò)灼熱的銅粉，C正確；D項(xiàng)，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的單質(zhì)及化合物，F(xiàn)e、Cu的單質(zhì)及化合物可以與稀硝酸反應(yīng)而溶解，而Si3N4與稀硝酸不反應(yīng)，故“稀酸Y”可選用稀硝酸，D正確；故選A?！咀兪接?xùn)練】(2024?河南省濮陽(yáng)市第三次聯(lián)考)氮化硅常用于制造耐高溫管、切削工具。某小組以石英砂為原料制備氮化硅的微型流程如圖1所示：下列敘述正確的是()A．反應(yīng)①的氧化產(chǎn)物為CO2 B．粗硅中可能含有金剛砂C．反應(yīng)③中的NH3可通過(guò)加熱NH4Cl制備 D．反應(yīng)③的尾氣可用圖2所示裝置吸收【答案】B【解析】A項(xiàng)，反應(yīng)①中焦炭是還原劑，被氧化，生成氧化產(chǎn)物CO，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，金剛砂是SiC，焦炭與二氧化硅在高溫下發(fā)生副反應(yīng)生成SiC和CO，B正確；C項(xiàng)，加熱NH4Cl分解生成NH3和HCl，兩者在溫度降低時(shí)又重新化合成NH4Cl，制取NH3不能通過(guò)加熱NH4Cl制備，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)③的尾氣用圖2所示裝置吸收容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，D錯(cuò)誤；故選B。1．(2024·浙江1月卷，7，3分)根據(jù)材料的組成和結(jié)構(gòu)變化可推測(cè)其性能變化，下列推測(cè)不合理的是()材料組成和結(jié)構(gòu)變化性能變化A生鐵減少含碳量延展性增強(qiáng)B晶體硅用碳原子取代部分硅原子導(dǎo)電性增強(qiáng)C纖維素接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈吸水能力提高D順丁橡膠硫疏化使其結(jié)構(gòu)由線型轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀強(qiáng)度提高【答案】B【解析】A項(xiàng)，較低的碳含量賦予材料更好的延展性和可塑性，A正確；B項(xiàng)，碳的電負(fù)性更大一些，則用碳原子取代部分硅原子，晶體硅的導(dǎo)電能力會(huì)下降，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，淀粉、纖維素的主鏈上再接上帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈(如丙烯酸鈉)，在交聯(lián)劑作用下形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以提高吸水能力，C正確；D項(xiàng)，在橡膠中加入硫化劑和促進(jìn)劑等交聯(lián)助劑，在一定的溫度、壓力條件下，使線型大分子轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相對(duì)線性結(jié)構(gòu)具有更大的強(qiáng)度，D正確；故選B。2．(2023?遼寧省選擇性考試，3)下列有關(guān)物質(zhì)的工業(yè)制備反應(yīng)錯(cuò)誤的是()A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HClC．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶煉鎂：2MgO(熔融)2Mg+O2↑【答案】D【解析】A項(xiàng)，工業(yè)合成氨是利用氮?dú)夂蜌錃庠诖呋瘎┑臈l件下反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為N2+3H22NH3，A正確；B項(xiàng)，工業(yè)制氯化氫是利用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為H2+Cl22HCl，B正確；C項(xiàng)，工業(yè)制粗硅是將SiO2與C在高溫下反應(yīng)生成粗硅，反應(yīng)方程式為SiO2+2CSi+2CO，C正確；D項(xiàng)，冶煉金屬鎂是電解熔融氯化鎂，反應(yīng)方程式為MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D錯(cuò)誤；故選D。3．(2022?江蘇卷，6)周期表中ⅣA族元素及其化合物應(yīng)用廣泛，甲烷具有較大的燃燒熱(890.3kJ·mol-l)，是常見(jiàn)燃料；Si、Ge是重要的半導(dǎo)體材料，硅晶體表面SiO2能與氫氟酸(HF，弱酸)反應(yīng)生成H2SiF6(H2SiF6在水中完全電離為H+和SiF62-)；1885年德國(guó)化學(xué)家將硫化鍺(GeS2)與H2共熱制得了門(mén)捷列夫預(yù)言的類(lèi)硅—鍺；下列化學(xué)反應(yīng)表示正確的是()A．SiO2與HF溶液反應(yīng)：SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2OB．高溫下H2還原GeS2：GeS2+2H2=Ge+2H2SC．鉛蓄電池放電時(shí)的正極反應(yīng)：Pb+SO42--2e-=PbSO4D．甲烷的燃燒：CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝890.3kJ·mol?1【答案】A【解析】A項(xiàng)，由題意可知，二氧化硅與氫氟酸溶液反應(yīng)生成強(qiáng)酸H2SiF6和水，反應(yīng)的離子方程式為SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O，故A正確；B項(xiàng)，硫化鍺與氫氣共熱反應(yīng)時(shí)，氫氣與硫化鍺反應(yīng)生成鍺和硫化氫，硫化氫高溫下分解生成硫和氫氣，則反應(yīng)的總方程式為GeS2Ge+2S，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鉛蓄電池放電時(shí)，二氧化鉛為正極，酸性條件下在硫酸根離子作用下二氧化鉛得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成硫酸鉛和水，電極反應(yīng)式為正極反應(yīng)PbO2+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由題意可知，1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為890.3kJ，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝-890.3kJ·mol?1，故D錯(cuò)誤；故選A。4．(2022?河北省選擇性考試，1)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說(shuō)法正確的是()A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料 B．陶瓷主要成分為SiO2和MgOC．陶瓷燒制的過(guò)程為物理變化 D．白瓷的白色是因鐵含量較高【答案】A【解析】A項(xiàng)，陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的開(kāi)關(guān)外包裝和器件，A正確；B項(xiàng)，陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是SiO2和MgO，C錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陶瓷燒制過(guò)程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，由新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由于Fe2+、Fe3+和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因?yàn)殍F含量較低甚至幾乎不含，D錯(cuò)誤；故選A。5．(2022?河北省選擇性考試，1)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說(shuō)法正確的是()A．傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料 B．陶瓷主要成分為SiO2和MgOC．陶瓷燒制的過(guò)程為物理變化 D．白瓷的白色是因鐵含量較高【答案】A【解析】A項(xiàng)，陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的開(kāi)關(guān)外包裝和器件，A正確；B項(xiàng)，陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是SiO2和MgO，C錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陶瓷燒制過(guò)程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，由新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由于Fe2+、Fe3+和鐵的氧化物均有顏色，故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因?yàn)殍F含量較低甚至幾乎不含，D錯(cuò)誤；故選A。6．(2022?廣東選擇性考試，3)廣東一直是我國(guó)對(duì)外交流的重要窗口，館藏文物是其歷史見(jiàn)證。下列文物主要由硅酸鹽制成的是()文物選項(xiàng)A．南宋鎏金飾品B．蒜頭紋銀盒C．廣彩瓷咖啡杯D．銅鍍金鐘座【答案】C【解析】A項(xiàng)，鎏金飾品是用金汞合金制成的金泥涂飾器物的表面，經(jīng)過(guò)烘烤，汞蒸發(fā)而金固結(jié)于器物上的一種傳統(tǒng)工藝，其中不含硅酸鹽，故A項(xiàng)不符合題意；B項(xiàng)，蒜頭紋銀盒中主要成分為金屬銀，其中不含硅酸鹽，故B項(xiàng)不符合題意；C項(xiàng)，廣彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸鹽產(chǎn)品燒制而成，其主要成分為硅酸鹽，故C項(xiàng)符合題意；D項(xiàng)，銅鍍金鐘座是銅和金等制得而成，其中不含硅酸鹽，故D項(xiàng)不符合題意；故選C。7．(2021?全國(guó)乙卷，1)我國(guó)提出爭(zhēng)取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，這對(duì)于改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。碳中和是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是()A．將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料B．大規(guī)模開(kāi)采可燃冰作為新能源C．通過(guò)清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染D．研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇【答案】D【解析】A項(xiàng)，將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油并不能減少二氧化碳的排放量，達(dá)不到碳中和的目的，故A不符合題意；B項(xiàng)，大規(guī)模開(kāi)采可燃冰做為新能源，會(huì)增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合題意；C項(xiàng)，通過(guò)清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染，不能減少二氧化碳的排放量，達(dá)不到碳中和的目的，故C不符合題意；D項(xiàng)，研發(fā)催化劑將二氧化碳還原為甲醇，可以減少二氧化碳的排放量，達(dá)到碳中和的目的，故D符合題意；故選D。8．(2021?海南選擇性考試，1)2020年9月22日，中國(guó)向全世界宣布，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。下列措施不利于大氣中CO2減少的是()A．用氨水捕集廢氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為氮肥B．大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源C．大力推廣使用干冰實(shí)現(xiàn)人工增雨，緩解旱情D．通過(guò)植樹(shù)造林，利用光合作用吸收大氣中的CO2【答案】C【解析】A項(xiàng)，氨水能與酸性氧化物二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨或碳酸氫銨，則用氨水捕集廢氣中的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為氮肥有利于大氣中二氧化碳的減少，故A不符合題意；B項(xiàng)，大力推廣使用風(fēng)能、水能、氫能等清潔能源可以減少化石能源的使用，從而減少二氧化碳?xì)怏w的排放，有利于