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2025年高考化学精品教案第四章非金属及其化合物第9讲碳、硅及其化合物无机非金属材料
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这是一份2025年高考化学精品教案第四章非金属及其化合物第9讲碳、硅及其化合物无机非金属材料，共22页。
考点1 碳及其化合物
1.碳及其氧化物
（1）C
①与O2反应
O2充足：[1] C＋O2 点燃 CO2 。
O2不足：[2] 2C＋O2（不足） 点燃 2CO 。
②与氧化物反应
在高温下还原氧化铁：[3] 3C＋2Fe2O3 高温 4Fe＋3CO2↑ 。
与炽热的水蒸气反应：[4] C＋H2O（g） 高温 CO＋H2 。
③与酸反应
在加热条件下与浓硫酸反应：[5] C＋2H2SO4（浓） △ CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 。
在加热条件下与浓硝酸反应：[6] C＋4HNO3（浓） △ CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 。
（2）CO
①物理性质：无色无味气体，难溶于水。
②化学性质
在O2中点燃：[7] 2CO＋O2 点燃 2CO2 。
在高温下还原氧化铁：[8] 3CO＋Fe2O3 高温 2Fe＋3CO2 。
（3）CO2
①物理性质：无色无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
②化学性质
向氢氧化钙溶液中通入少量CO2：[9] CO2（少量）＋Ca（OH）2 CaCO3↓＋H2O 。
向氢氧化钙溶液中通入过量CO2：[10] 2CO2（足量）＋Ca（OH）2 Ca（HCO3）2 。
2.草酸及草酸盐的性质
（1）草酸的性质
①H2C2O4为二元中强酸，酸性强于H2CO3。
②C为＋3价，处于中间价态主要表现还原性：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O（能使酸性高锰酸钾溶液褪色）草酸受热易分解：H2C2O4 △ [11] H2O＋CO↑＋CO2↑
（2）草酸盐的性质
①（NH4）2C2O4溶于水，微溶于乙醇，受热易分解：（NH4）2C2O4 △ H2C2O4＋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；CaC2O4灼烧 CaO＋CO↑＋CO2↑。
③MgC2O4等微溶于水，由对应的可溶性金属盐与草酸铵在水溶液中作用而得，加热分解最终可得到对应的金属氧化物。
1.易错辨析。
（1）C60是由60个碳原子形成的足球状分子。（ √ ）
（2）活性炭具有除异味和杀菌作用。（ ✕ ）
（3）石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。（ ✕ ）
2.碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为 同素异形体 。
3.CO的结构式和电子式分别为 、 ∶C︙︙O∶ ，指出CO分子中所含有的化学键类型和个数： 1个σ键、2个π键（或1个σ键、1个π键、1个配位键） 。
4.CO2中碳原子的杂化类型是 sp ，键角为 180° ，是 非极性 （填“极性”或“非极性”）分子。
5.写出除去下列气体中混有的杂质（括号内为杂质）可采取的方法。
（1）CO（CO2）： 通过盛有NaOH溶液的洗气瓶（合理即可，下同） 。
（2）CO2（CO）： 通过装有灼热CuO的硬质玻璃管 。
（3）CO2（SO2或HCl）： 通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 。
6.易错辨析。
（1）[2022河北改编]KMnO4与H2C2O4的反应中，Mn2＋既是还原产物又是催化剂。（ √ ）
（2）[2021浙江]乙酸、苯甲酸、乙二酸（草酸）均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。（ ✕ ）
7.请设计实验证明下列结论：
（1）草酸的酸性比碳酸的强： 向盛有少量NaHCO3溶液的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生（合理即可） ；
（2）草酸是二元酸： 用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍（合理即可） 。
命题点 碳及其化合物的性质
1.[2023上海]海底五彩斑斓的珊瑚是由珊瑚虫吸收海水中的钙和CO2，然后分泌出石灰石，变为自己生存的外壳。植物的光合作用会吸收CO2、释放O2。但随着全球变暖，CO2含量增加，海底珊瑚含量减少，下列说法错误的是（ C ）
A.光合作用吸收CO2
B.植物呼吸作用放出CO2
C.海水吸收过多CO2使pH增大
D.珊瑚礁溶解是因为生成Ca（HCO3）2
解析 由题可知，植物的光合作用吸收CO2，A正确；植物的呼吸作用会放出CO2，B正确；CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3为弱酸，所以海水吸收过多CO2会使pH减小，C错误；珊瑚礁中的CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca（HCO3）2，从而导致珊瑚礁溶解，D正确。
2.[北京高考]探究草酸（H2C2O4）性质，进行如下实验。（已知：室温下，0.1 ml·L－1 H2C2O4的pH＝1.3）
由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是（C）
A.H2C2O4有酸性，Ca（OH）2＋H2C2O4 CaC2O4↓＋2H2O
B.酸性：H2C2O4＞H2CO3，NaHCO3＋H2C2O4 NaHC2O4＋CO2↑＋H2O
C.H2C2O4有还原性，2MnO4－＋5C2O42－＋16H＋ 2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
D.H2C2O4可发生酯化反应，HOOCCOOH＋2C2H5OH浓硫酸 △ C2H5OOCCOOC2H5＋2H2O
解析 A项，往含酚酞的Ca（OH）2溶液中加入草酸，溶液褪色，可知草酸具有酸性，Ca（OH）2与H2C2O4反应可生成CaC2O4白色沉淀，正确；B项，由实验②可知，在NaHCO3溶液中滴加草酸，有气泡生成，即生成CO2，说明草酸的酸性比碳酸的强，正确；C项，草酸为弱电解质，在离子方程式中不能拆分，应写成分子式，错误；D项，草酸分子中含两个羧基，与乙醇发生酯化反应生成含两个酯基的酯类物质，正确。
命题拓展
[2022全国乙改编]向草酸（H2C2O4）溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。已知原料配比为n（H2C2O4）∶n（K2CO3）＝1.5∶1，写出反应的化学方程式： 3H2C2O4＋2K2CO3 2KHC2O4＋K2C2O4＋2H2O＋2CO2↑ 。
考点2 硅及其化合物
1.硅单质
（1）硅单质的性质和用途
（2）硅的工业制法
①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。化学方程式：[1] SiO2＋2C 高温 Si（粗）＋2CO↑ 。
②粗硅提纯
方法一：Si（粗）＋2Cl2 △ SiCl4
SiCl4＋2H2 高温 Si（纯）＋4HCl
方法二：Si（粗）＋3HCl 300°C SiHCl3＋H2
SiHCl3＋H21 100°C Si（纯）＋3HCl
2.二氧化硅
注意 SiO2是酸性氧化物，但不与水反应，不能用SiO2与水反应制备H2SiO3。
3.硅酸和硅酸盐
（1）硅酸（H2SiO3）
（2）硅酸盐（以Na2SiO3为例）
①Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，有[11] 黏性 ，水溶液显[12] 碱性 。
②与较强的酸反应
a.与硫酸反应：Na2SiO3＋H2SO4 [13] Na2SO4＋H2SiO3↓ 。
b.通入过量CO2发生反应：Na2SiO3＋2H2O＋2CO2（过量） [14] 2NaHCO3＋H2SiO3↓ 。
③用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。
1.易错辨析。
（1）Si和SiO2都用于制造光导纤维。（ ✕ ）
（2）石英砂可用于生产单晶硅。（ √ ）
（3）Si是半导体材料，可用于制作太阳能电池。（ √ ）
（4）硅胶可用作食品干燥剂。（ √ ）
（5）将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是硅酸钠。（ √ ）
（6）水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品。（ ✕ ）
（7）粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应。（ ✕ ）
2.晶体硅、金刚砂、金刚石的熔点由高到低的顺序是 金刚石＞金刚砂＞晶体硅 ，原因是 同为结构相似的共价晶体且键能C—C＞C—Si＞Si—Si 。
3.实验室里不能用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸的原因是 氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应 ，实验室氟化铵溶液应保存在： 塑料瓶 （填“玻璃瓶”或“塑料瓶”）中，原因是 氟化铵水解生成的氢氟酸能腐蚀玻璃 。
4.物质的量均为1 ml的硅石、硅酸（）中所含σ键的数目分别为 4NA 、 5NA 。（NA表示阿伏加德罗常数的值）
5.根据电负性的大小判断，SiH4中H的化合价为 －1 。若SiH4与水反应生成SiO2·xH2O，写出SiH4与水反应的化学方程式： SiH4＋（2＋x）H2O SiO2·xH2O↓＋4H2 。
命题点1 硅及其化合物的性质
1.下列说法不正确的是（ B ）
A.[2021辽宁]高纯硅可用于制芯片
B.[2022全国甲]硅酸钠溶液中通入二氧化碳：SiO32－＋CO2＋H2O HSiO3－＋HCO3－
C.[2020天津改编]盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶不可以使用玻璃塞
D.[2021广东改编]利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品运用了氢氟酸可与SiO2反应的化学原理
解析 高纯硅为良好的半导体材料，可用于制芯片，A项正确；向硅酸钠溶液中通入少量的CO2 ，发生反应生成碳酸钠和硅酸，离子方程式为SiO32－＋CO2＋H2O H2SiO3↓＋CO32－，向硅酸钠溶液中通入过量的CO2，发生反应生成碳酸氢钠和硅酸，离子方程式为SiO32－＋2CO2＋2H2O H2SiO3↓＋2HCO3－，B项错误；Na2SiO3溶液可用作黏合剂，盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，C项正确；氢氟酸可与SiO2反应，故可利用氢氟酸刻蚀石英（主要成分为SiO2）制作艺术品，D项正确。
命题拓展
[2022山东改编]氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6，离子方程式为 6HF＋SiO2 2H＋＋SiF62－＋2H2O 。
命题点1 高纯硅的制备
2.[2023湖北]工业制备高纯硅的主要过程如下：
下列说法错误的是（ B ）
A.制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2C 高温 Si＋2CO↑
B.1 ml Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023
C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D.生成SiHCl3的反应为熵减过程
解析 石英砂（SiO2）和焦炭在高温下反应生成Si和CO，A正确；Si晶体中每个Si原子与4个Si原子成键，平均1个Si原子形成2个Si—Si键，故1 ml Si所含Si—Si键的数目为2×6.02×1023，B错误；SiHCl3易水解，氢气中混有氧气可能会发生爆炸，故原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；Si＋3HCl（g） SiHCl3（g）＋H2（g）为气体分子数减小的反应，为熵减反应，D正确。
考点3 无机非金属材料
1.传统无机非金属材料
2.新型无机非金属材料
3.传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别
1.易错辨析。
（1）石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品。（ ✕ ）
（2）钢化玻璃与普通玻璃最主要的区别方式是钢化玻璃破碎后变成小颗粒。（ √ ）
（3）合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料。（ ✕ ）
（4）硅橡胶和陶瓷都是新型无机非金属材料。（ ✕ ）
（5）传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐。（ ✕ ）
（6）石墨烯的电阻率低，热导率也低。（ ✕ ）
2.写出制造普通玻璃时发生的主要反应： Na2CO3＋SiO2 高温 Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2 高温 CaSiO3＋CO2↑ 。
3.将下列硅酸盐改写成氧化物形式（改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后）：
①镁橄榄石（Mg2SiO4）： 2MgO·SiO2 ；
②高岭石[Al2（Si2O5）（OH）4]： Al2O3·2SiO2·2H2O 。
命题点 无机非金属材料
1.[2022河北]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 ）
A.传统陶瓷是典型的绝缘材料
B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO
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
解析 传统陶瓷是典型的绝缘材料，A项正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐，B项错误；陶瓷烧制过程中发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C项错误；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为零，D项错误。
2.[2023河南名校联考改编]近年来，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 ）
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
解析 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。
素养8 价类二维转化思想——从石英砂到硅芯片
命题特点：物质类别与共性应用，元素化合价与物质化学性质联系。（1）类别观：结合物质的类别、性质分析实验（防水型、防氧化型等）；（2）价态观：SiO2→Si（SiC）→SiCl4→Si。
1.华为麒麟990 5G芯片是全球首款旗舰5G SC芯片。
2.制备芯片的基体材料是高纯硅。自然界中不存在单质硅，工业上常从石英砂中提取粗硅，再经过提纯得到多晶硅和单晶硅。
1.[结合传统文化考查硅及其化合物的性质][全国Ⅰ高考]陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是（ A ）
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析 氧化铁显红色，“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。
2.[结合科技材料考查硅及其化合物的性质][2023大同模拟]高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备：
下列说法正确的是（ D ）
A.由步骤①可以得出C的还原性大于Si
B.步骤①②③中生成或消耗1 ml Si，均转移2 ml电子
C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D.SiHCl3（沸点33.0 ℃）中含有少量的SiCl4（沸点67.6 ℃），可通过蒸馏提纯SiHCl3
解析 A项，Si和C同主族，Si的还原性比C的强，但在高温下能发生反应SiO2＋2C高温 Si＋2CO↑，错误。B项，步骤①中生成1 ml Si，转移4 ml电子，步骤②中生成1 ml SiHCl3，消耗1 ml Si，转移 4 ml 电子，步骤③中生成1 ml Si，转移4 ml电子，错误。C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，错误。D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法分离，正确。
3.[粗硅到多晶硅的提纯中热力学和动力学的应用][天津高考]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 ml SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为 Si（s）＋3HCl（g） SiHCl3（g）＋H2（g） ΔH＝－225 kJ·ml－1 。SiHCl3的电子式为 。
Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：
①SiCl4（g）＋H2（g）⇌SiHCl3（g）＋HCl（g） ΔH1＞0
②3SiCl4（g）＋2H2（g）＋Si（s）⇌ 4SiHCl3（g） ΔH2＜0
③2SiCl4（g）＋H2（g）＋Si（s）＋HCl（g）⇌3SiHCl3（g） ΔH3
（1）氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称： 阴极 （填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为 2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－ 。
（2）已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG＜0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是 1 000 ℃ ；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是 ΔH2＜ΔH1，导致反应②的ΔG小 。
图1
（3）不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是 ac （填序号）。
图2
a.B点：v正＞v逆
b.v正：A点＞E点
c.反应适宜温度：480～520 ℃
（4）反应③的ΔH3＝ ΔH2－ΔH1 （用ΔH1、ΔH2表示）。温度升高，反应③的平衡常数K 减小 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）由粗硅制备多晶硅的过程中循环使用的物质除SiCl4、 SiHCl3和Si外，还有 HCl、H2 （填分子式）。
解析 Ⅰ.该反应的热化学方程式为Si（s）＋3HCl（g） SiHCl3（g）＋H2（g） ΔH＝－225 kJ·ml－1。SiHCl3的结构式为，故电子式为。Ⅱ.（1）用惰性电极电解KOH溶液，实质为电解水，阴极上产生氢气，电极反应式为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑。（2）ΔG＜0时，反应能自发进行，故反应①自发进行的最低温度为1 000 ℃。由于ΔG＝ΔH－TΔS，反应②的ΔH2＜0，而反应①的ΔH1＞0，ΔH2＜ΔH1，ΔS1＞ΔS2，因此相同温度下反应②比反应①的ΔG小的主要原因为ΔH2＜ΔH1。（3）a项，同一点比较正逆反应速率看反应进行方向，B点反应正向进行，所以v正＞v逆，正确；b项，不同点比较正逆反应速率看反应条件，A点温度低于E点温度，所以v正：A点＜E点，错误；c项，根据题图2知，温度在480～520 ℃时，SiCl4转化率较高，480～520 ℃为反应适宜温度，正确。（4）根据盖斯定律，由反应②－反应①，可得反应③，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1。由ΔH2＜0，ΔH1＞0知ΔH3＜0，反应③为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。（5）根据由粗硅制备多晶硅的过程可知，循环使用的物质还有HCl和H2。
1.[2021湖北]“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 ）
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
解析 CO2的中心原子C的价层电子对数为2，无孤电子对，CO2的空间结构为直线形，其正负电荷中心重合，为非极性分子，A项错误；CO2可以在催化剂作用下被H2还原为甲酸，B项正确；固态二氧化碳（干冰）升华时吸热，可用于人工增雨，C项正确；侯氏制碱法中发生反应：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2NaHCO3↓＋NH4Cl，CO2是生产原料之一，D项正确。
2.[浙江高考]在温热气候条件下，浅海地区有厚层的石灰石沉积，而深海地区却很少。下列解析不正确的是（ D ）
A.与深海地区相比，浅海地区水温较高，有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比，深海地区压强大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为CaCO3（s）＋H2O（l）＋CO2（aq） Ca（HCO3）2（aq）
D.海水呈弱碱性，大气中CO2浓度增加，会导致海水中CO32－浓度增大
解析 与深海地区相比，浅海地区水温较高，CO2在海水中溶解度小，有利于游离的CO2增多、石灰石沉积，A项正确；与浅海地区相比，深海地区压强大，CO2溶解度大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少，B项正确；题给反应为石灰石岩层的溶解反应，C项正确；大气中CO2浓度增加，会导致海水中CO32－转化为HCO3－，导致CO32－浓度减小，D项错误。
3.[图像分析][2021上海]往部分变质的氢氧化钠溶液中通入二氧化碳，碳酸根离子的浓度随通入的CO2物质的量的变化如图所示，以下说法正确的是（ C ）
A.a点c（NaOH）c（Na2CO3）＝31
B.b点c（Na＋）＞c（CO32－）＞c（HCO3－）＞c（OH－）＞c（H＋）
C.水的电离程度：b＞c＞a
D.往c的溶液中加入HCl，离子方程式可能为7HCO3－＋CO32－＋9H＋ 8CO2↑＋8H2O
解析 设溶液的体积为1 L，由图像可知，a点Na2CO3的物质的量为0.1 ml，向其中通入CO2，发生反应：2NaOH＋CO2 Na2CO3＋H2O，到b点该反应结束，溶液中NaOH全部转化为Na2CO3，即b点溶液溶质全部为Na2CO3，由图像可知b点Na2CO3的物质的量为0.4 ml，则由a→b Na2CO3的物质的量增加了0.3 ml，根据化学方程式可知a点含有的NaOH的物质的量为0.6 ml，继续向溶液中通入二氧化碳，发生反应：Na2CO3＋ CO2＋H2O 2NaHCO3，由图像可知c点Na2CO3的物质的量为 0.1 ml，则有0.3 ml Na2CO3发
生反应，生成0.6 ml NaHCO3，故c点溶液溶质为0.1 ml Na2CO3和0.6 ml NaHCO3。由上述分析知，a点c（NaOH）c（Na2CO3）＝61，A项错误；b点溶液为Na2CO3溶液，CO32－水解产生HCO3－和OH－，水电离也可产生OH－，则离子浓度大小关系为c（Na＋）＞c（CO32－）＞c（OH－）＞c（HCO3－）＞c（H＋），B项错误；a点NaOH抑制水的电离，水的电离程度最小，b点Na2CO3比c点NaHCO3水解程度大，更能促进水的电离，因此水的电离程度b＞c＞a，C项正确；c点c（HCO3－）∶c（CO32－）＝6∶1，离子方程式中HCO3－与CO32－的化学计量数之比不能是7∶1，D项错误。
4.[2020山东]下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是（ C ）
A.键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C.SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4
D.Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p－p π键
解析 化合物中键能越大，该物质越稳定，由于键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故稳定性：C2H6＞Si2H6，A项正确；SiC与金刚石均为立体网状的共价晶体，二者成键和结构均相似，均具有很高的硬度，B项正确；根据非金属性C＞Si，可知还原性：SiH4＞CH4，C项错误；由于原子半径：Si＞C，Si原子间难形成p－p π键，故决定了Si原子间很难形成双键，D项正确。
5.[热重曲线][江苏高考]CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图。
（1）写出400～600 ℃范围内分解反应的化学方程式： CaC2O4400~600°C CaCO3＋CO↑ 。
（2）与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是 CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔 。
解析 （1）M（CaC2O4·H2O）＝146 g·ml－1，取1 ml CaC2O4·H2O，质量为146 g，当剩余固体质量为128 g时，质量减少了18 g，即减少1 ml H2O，结合题图知，在400 ℃时，固体的化学式为CaC2O4；当剩余固体质量为 100 g 时，质量又减少了 28 g，即减少1 ml CO，CaC2O4失去1个CO后变成CaCO3，所以在400～600 ℃时发生的反应为CaC2O4400~600°C CaCO3＋CO↑。（2）CaC2O4·H2O热分解会放出CO、CO2、H2O等气体，可以使制备的CaO变得更加疏松多孔，这样得到的CaO吸收CO2的性能更好。
1.[2023重庆联考]香港故宫文化博物馆在2022年7月3日正式向公众开放，馆内展出了许多珍贵文物，其中绝大部分为首次在港展出。下列几件展品中，其主要成分为硅酸盐的是（ A ）
A.定窑白釉孩儿枕B.填漆戗金炕桌
C.金錾云龙纹执壶D.朱碧山银槎
解析 定窑白釉孩儿枕为瓷器，主要成分为硅酸盐，A项正确；填漆戗金炕桌主体材质为木材，B项错误；金錾云龙纹执壶的材质为金、银等，C项错误；朱碧山银槎是元代的银器，其材质为银，D项错误。
2.[2024重庆联考]大国制造彰显中国实力，化学材料助力科技成果的转化与应用。下列说法错误的是（ B ）
A.制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料
B.高纯度的二氧化硅被广泛用于制作计算机芯片
C.石墨烯材料是新型无机非金属材料
D.部分手机后盖采用“锦纤”材质与合金完美契合，其中合金属于金属材料
解析 氮化铝是一种无机物，是无机非金属材料，A正确；计算机芯片的成分是硅单质，不是二氧化硅，B错误；石墨烯是单层石墨结构，属于无机非金属材料，C正确；合金属于金属材料，D正确。
3.[2024浙江名校联考]物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是（ A ）
A.乙二醇易溶于水，黏度高，可用作汽车防冻液
B.硅酸盐材料具有硅氧四面体结构，可用作耐高温、耐腐蚀材料
C.液态氯乙烷汽化时吸热，具有冷冻麻醉的作用，可用于肌肉拉伤、关节扭伤等的镇痛
D.碳酸氢铵可与酸反应并受热分解，可用于制作食品膨松剂
解析 乙二醇用作汽车防冻液是因为其水溶液的凝固点低，A项错误。
4.[2023贵阳监测]关于反应4CO2＋SiH4 高温 4CO＋2H2O＋SiO2， 下列说法正确的是（ D ）
A.CO是氧化产物
B.SiH4发生还原反应
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
D.生成1 ml SiO2时， 转移8 ml电子
解析 该反应中碳元素化合价由＋4降低为＋2，CO2为氧化剂，CO为还原产物，A项错误；该反应中氢元素化合价由－1升高为＋1，SiH4为还原剂，发生氧化反应，B项错误；CO2为氧化剂，SiH4为还原剂，两者物质的量之比为4∶1，C项错误；该反应中转移8e－，则生成1 ml SiO2时，转移8 ml电子，D项正确。
5.[2024沈阳联考]工业制备高纯硅的主要过程：石英砂焦炭，1800~2000℃粗硅HCl，300℃SiHCl3H2，100℃高纯硅。下列说法错误的是（ B ）
A.石英砂的主要成分为SiO2，可用来制备光导纤维
B.制备粗硅的化学方程式为SiO2＋C1800~2000°C Si（粗）＋CO2↑
C.300 ℃时发生反应的化学方程式为Si＋3HCl300°C SiHCl3＋H2
D.1 100 ℃时发生反应的化学方程式为SiHCl3＋H21100°C Si（纯）＋3HCl
解析 石英砂的主要成分为SiO2，SiO2导光性较好，可用来制备光导纤维，故A正确；制备粗硅的化学方程式为SiO2＋2C1800~2000°C Si（粗）＋2CO↑，故B错误；300 ℃时Si和HCl反应生成SiHCl3和H2，化学方程式为Si＋3HCl300°C SiHCl3＋H2，故C正确；1 100 ℃时SiHCl3和H2反应生成Si和HCl，化学方程式为SiHCl3＋H21100°C Si（纯）＋3HCl，故D正确。
6.[碳纳米管][2023北京房山区模拟]碳纳米管是一种具有特殊结构的材料，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。下列关于碳纳米管的说法错误的是（ C ）
A.碳纳米管在常温下化学性质稳定
B.碳纳米管具有比表面积大、导电等特点
C.碳纳米管是一种新型有机材料
D.碳纳米管与金刚石互为同素异形体
解析 碳纳米管是碳的一种单质，碳单质在常温下化学性质稳定，属于新型无机非金属材料，A正确，C错误；碳纳米管具有纳米尺度的直径，比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，B正确；碳纳米管与金刚石都是碳的单质，二者互为同素异形体，D正确。
7.[全国Ⅱ高考]二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如图所示。下列叙述错误的是（ C ）
A.海水酸化能引起HCO3－浓度增大、CO32－浓度减小
B.海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C.CO2能引起海水酸化，其原理为HCO3－⇌H＋＋CO32－
D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
解析 根据题图可知CO2的过量排放，能导致海水中CO2＋H2O⇌H2CO3⇌H＋＋HCO3－平衡右移；H＋又能与珊瑚礁溶解生成的CO32－结合生成HCO3－，促使CaCO3⇌Ca2＋＋CO32－平衡右移，从而使珊瑚礁减少。结合上述分析可知海水酸化，海水中H＋和HCO3－的浓度均增大，使海水中CO32－的浓度减小，A项正确；H＋可结合珊瑚礁溶解产生的CO32－，故能促进CaCO3的溶解，使珊瑚礁减少，B项正确；CO2引起海水酸化的原理为CO2＋H2O⇌H2CO3⇌H＋＋HCO3－，C项错误；使用太阳能、氢能等新能源，能有效减少CO2的排放，利于改善珊瑚的生存环境，D项正确。
8.[浙江高考]Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是（ D ）
A.可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cl △ CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
B.具有吸水性，需要密封保存
C.能与SO2反应生成新盐
D.与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2
解析 加热时氯化铵分解生成HCl和氨气，HCl与Ca3SiO5反应得到硅酸钙、氯化钙和水，A项正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确；Ca3SiO5能与二氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确；由上述分析可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应得不到二氧化硅，D项错误。
9.[2023山东潍坊统考]已知草酸（H2C2O4）是一种弱酸，157 ℃升华，170 ℃以上分解可放出CO2和CO；可与酸性KMnO4溶液反应；其钠盐易溶于水，钙盐难溶于水。下列说法正确的是（ D ）
A.草酸受热产生的气体，用足量的NaOH溶液充分吸收后，可收集得到纯净的CO
B.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变为红色的现象，则说明产生的气体中一定有CO
C.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中，若能产生白色浑浊现象，则说明产生的气体中一定有CO2
D.H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋ 2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
解析 根据题干信息可知，在草酸受热产生的气体中会含有分解所产生的CO2和CO，也会含有其升华所产生的草酸蒸气。产生的气体用足量的NaOH溶液吸收后，除去了CO2及草酸蒸气，但引入了水蒸气，A项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，且草酸具有强还原性，所以氧化铜被还原也有可能是草酸作用的结果，不能由此确定产生的气体中一定存在CO，B项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，又草酸钙难溶于水，所以形成的沉淀有可能是草酸钙沉淀，C项错误；草酸具有还原性，能与酸性KMnO4溶液反应而使其褪色，反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋ 2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D项正确。
10.[2024哈尔滨师大附中调研]多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
下列说法错误的是（ B ）
A.Y、Z分别为H2、Cl2
B.制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C.SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋4
D.Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应
解析 电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，Y和Z可用于合成 SiHCl3，其中Y还能将硅从其化合物中还原出来，说明Y、Z分别是H2、Cl2，A正确；制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，反应的化学方程式为3C＋SiO2 高温 SiC＋2CO↑，在该副反应中碳既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，B错误；SiHCl3水解产生H2，故其中H是－1价，Cl是－1价，则硅元素的化合价为＋4，C正确；H2与SiHCl3制备多晶硅的反应为SiHCl3＋H2 高温 Si＋3HCl，属于置换反应，D正确。
11.[2023广东四校测试]利用以下装置制备、纯化CO，并探究CO和Na2O2的反应（CO＋Na2O2 Na2CO3）。下列说法正确的是（ C ）
A.装置b中的试剂可选用无水CaCl2
B.装置d中的试剂可选用NaOH溶液
C.实验开始时，依次点燃a、c处酒精灯
D.加热一段时间后，硬质玻璃管中粉末由白色变为淡黄色
解析 浓硫酸有强氧化性，故甲酸与浓硫酸反应可能产生CO2，则b中应盛放碱石灰以除去CO2，A错误；CO与NaOH溶液不反应，B错误；先点燃a处酒精灯，利用产生的CO排除装置中的空气，再点燃c处酒精灯，C正确；Na2O2与CO反应生成Na2CO3，粉末由淡黄色变为白色，D错误。
12.[实验室制备高纯硅][2024重庆万州开学考]实验室用H2还原SiHCl3（沸点：31.8 ℃）制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略），下列说法正确的是（ C ）
A.装置Ⅱ中盛装浓H2SO4，装置Ⅲ烧杯中盛装冰水
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有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、H2O2溶液、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气
解析 制备高纯硅的反应为H2＋SiHCl3 高温 Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行；装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，会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，则装置Ⅱ中可盛放浓硫酸；装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，应采用热水浴，则装置Ⅲ烧杯中可盛装热水，A错误。实验时应先通入氢气（先打开活塞K），目的是排尽装置中的空气，防止发生爆炸，B错误。硅单质与盐酸不反应，若制得的硅中含有微量铁单质，则铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，Fe3＋与KSCN反应，溶液变红，则所给试剂可以用于鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，C正确。用稀NaOH溶液与氯化铵固体反应制备氨气时需要加热，装置Ⅰ中没有加热装置，因此该实验中制备氢气的装置不能用于制备氨气，D错误。
13.[2023重庆检测]草酸及其盐在化工生产中具有重要价值，某实验小组实验如下。
Ⅰ.制取草酸
反应原理：C6H12O6（葡萄糖）＋12HNO3（浓） 浓硫酸 △3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O，装置如图（加热和夹持装置略）。
（1）检验淀粉是否水解完全所用的试剂为 碘水 ，装置B的作用是 防倒吸或作安全瓶 。
（2）检查图中装置气密性的方法是 关闭分液漏斗活塞，将导管放入装置C中液面以下，微热三口烧瓶，装置C中的导管口有气泡产生，撤走热源，导管口有一段水柱且一段时间内高度保持不变，证明装置气密性良好 。在装置B、装置C之间添加装置D，可在装置D中得到硝酸 ，通入的气体X是 氧气 。
Ⅱ.三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体的制取及组成测定
已知：三草酸合铁酸钾晶体{K3[Fe（C2O4）3]·3H2O}呈绿色，可溶于水，难溶于乙醇，见光易分解。
（一）制取晶体
步骤1：向盛有3.000 g黄色晶体FeC2O4·2H2O的烧杯中加入10 mL K2C2O4溶液，加热至40 ℃左右，缓慢滴入过量的H2O2，一段时间后，出现红褐色沉淀。
步骤2：加热至沸腾，分两次缓慢加入8～9 mL H2C2O4溶液，至沉淀溶解，得翠绿色溶液。加热浓缩、加入无水乙醇、结晶、抽滤、干燥，得7.860 g三草酸合铁酸钾晶体。
（3）完成该过程化学方程式并配平：
2 FeC2O4·2H2O＋ H2O2 ＋ 3K2C2O4 ＋ H2C2O4 △ 2 K3[Fe（C2O4）3]·3H2O
（4）步骤1中，生成三草酸合铁酸钾与另一种铁的化合物，该化合物为 Fe（OH）3 （填化学式），步骤2加入无水乙醇的目的是 降低晶体的溶解度，有利于析出晶体，提高产率 。
（5）实验小组完成实验后发现产率偏低，其主要原因可能是 该产物在见光条件下分解，引起产率偏低 。
（二）测定组成
称取5.000 g所得的三草酸合铁酸钾晶体配制成250 mL溶液。取25.00 mL溶液，用0.100 0 ml·L－1酸性KMnO4溶液滴定，终点时消耗KMnO4溶液13.50 mL。另取25.00 mL溶液，用SnCl2－TiCl3联合还原法，将Fe3＋还原为Fe2＋，再用0.100 0 ml·L－1酸性KMnO4溶液滴定，终点时消耗KMnO4溶液15.50 mL。
（6）第一次滴定终点时的现象为 当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不恢复原色 ，通过上述实验，测定出该晶体中C2O42－与Fe3＋的配位比n（C2O42－）∶n（Fe3＋）＝ 3.375∶1 。
解析 （1）淀粉遇到碘单质会变成蓝色，故加入碘水，若溶液变蓝说明淀粉水解未完全，溶液不变蓝，说明淀粉水解完全。由题图可知，装置B的作用是防倒吸或作安全瓶。（2）检查装置气密性的操作为关闭分液漏斗活塞，将导管放入装置C中液面以下，微热三口烧瓶，若装置C中的导管口有气泡产生，撤走热源，导管口有一段水柱且一段时间内高度保持不变，则证明装置气密性良好。由题意知，反应生成NO，为了得到硝酸需要通入氧化剂，发生反应4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3，所以通入的气体X为氧气。（3）由加入的试剂，配平时根据得失电子守恒和原子守恒可知，化学方程式为2FeC2O4·2H2O＋H2O2＋3K2C2O4＋H2C2O4 △ 2K3[Fe（C2O4）3]·3H2O。（4）步骤1中，出现红褐色沉淀，所以该化合物为Fe（OH）3；由已知信息知三草酸合铁酸钾晶体呈绿色，可溶于水，难溶于乙醇，则步骤2加入无水乙醇的目的是降低晶体的溶解度，有利于晶体析出，提高产率。（5）由已知信息知三草酸合铁酸钾晶体见光易分解，该实验在实验室环境中完成，产率偏低的主要原因可能是该产物见光分解。（6）第一次使用酸性高锰酸钾溶液滴定时，KMnO4将C2O42－氧化成CO2，故滴定终点的现象为当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不恢复原色。第一次用酸性高锰酸钾溶液将C2O42－氧化成CO2，第二次用酸性高锰酸钾溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时将C2O42－氧化成CO2，由关系式5C2O42－～2MnO4－可得，n（C2O42－）＝13.50×0.100 0×10－3×52 ml＝3.375×10－3 ml，由关系式5Fe3＋～MnO4－可得，n（Fe3＋）＝2.00×0.100 0×10－3×5 ml＝1×10－3 ml，则n（C2O42－）∶n（Fe3＋）＝（3.375×10－3）∶（1×10－3）＝3.375∶1。
14.[海洋碳循环][2023南昌摸底]海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。海洋中碳循环的简单原理如图所示。下列说法错误的是（ D ）
A.海洋碳循环使得海洋中的含碳量增大
B.海水吸收CO2生成Na2CO3和NaHCO3是因为海水呈弱碱性
C.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等
D.光合作用下，CO2每生成1 ml （CH2O）x转移电子数为4NA
解析 海洋吸收大气中的CO2，通过钙化和光合作用转化为CaCO3和（CH2O）x，因此海洋中的含碳量会增大，A正确；海水中溶有较多的弱酸根阴离子，这些阴离子水解使海水呈弱碱性，因此海水能吸收CO2生成碳酸钠和碳酸氢钠，B正确；温度高或酸性环境下，二氧化碳在水中的溶解度小，藻类生物可进行光合作用，C正确；CO2中C为＋4价，（CH2O）x中碳为0价，则光合作用下CO2每生成1 ml （CH2O）x转移电子数为4xNA，D错误。
15.[新情境/白炭黑][2023山东模拟]白炭黑（可用SiO2·nH2O表示其组成）可广泛应用于日用化工、橡胶制品、电子工业等许多领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如下：
下列说法错误的是（ A ）
A.硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装
B.沉淀反应的离子方程式为SiO32－＋H2O＋CO2 H2SiO3↓＋CO32－
C.蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和极性共价键
D.用稀酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀表面的CO32－
解析 硅酸钠水溶液有黏性，能黏合玻璃塞与试剂瓶口，因此不能用带玻璃塞的试剂瓶盛装，A项错误；二氧化碳通入硅酸钠溶液中生成硅酸和碳酸钠，B项正确；蒸发“滤液”所得晶体为Na2CO3·xH2O，Na2CO3中含有离子键和极性共价键，H2O中含有极性共价键，C项正确；CO32－可与H＋反应：CO32－＋2H＋ CO2↑＋ H2O，因此用稀酸洗涤沉淀可除去沉淀表面的CO32－，D项正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
知道无机非金属材料等常见材料类型，结合实例认识材料组成、性能与应用的联系
碳及其
化合物
2023北京，T1；2023上海，T2；2023年1月浙江，T7；2023江苏，T1、T17；2023海南，T3；2023重庆，T16；2022全国乙，T27；2022湖北，T7；2022山东，T11；2021海南，T1；2021湖北，T1；2021上海，T1、T19；2020全国Ⅱ，T9；2020全国Ⅲ，T11；2020江苏，T5；2020海南，T4；2019年4月浙江，T20；2019北京，T11；2019江苏，T20
1.宏观辨识与微观探析：能记住碳、硅及其典型化合物的主要性质；能用化学方程式、离子方程式正确表示碳、硅及其化合物的主要化学性质并描述典型的实验现象。
2.科学态度与社会责任：主动关心与碳达峰、碳中和有关的环境保护、资源开发等社会热点问题，形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念
硅及其
化合物
2023山东，T18；2023湖北，T3、T16；2023广东，T3；2023辽宁，T3；2023年1月浙江，T1、T17；2023海南，T10；2022年6月浙江，T8；2022广东，T12；2020山东，T4；2020年7月浙江，T24；2019天津，T10
无机非
金属材料
2023山东，T1；2023湖南，T1；2023广东，T1；2021福建，T1；2019北京，T6；2019全国Ⅰ，T7
命题分析
预测
1.近年高考考查特点：（1）应用性：结合STSE，以能源、温室效应等为背景，考查碳、硅及其重要化合物的结构、性质及用途，无机非金属材料的应用。（2）综合性：结合化学反应原理，考查碳酸、草酸与碱的滴定图像与盐类水解的应用；结合无机化工工艺流程，考查硅及其化合物的制备或硅酸盐的性质。
2.预计2025年高考仍会延续这种考查方式，也可能结合环境保护等考查二氧化碳的资源化利用，还可能以新材料、新工艺为载体，考查碳、硅及其化合物的结构、性质及应用
实验
装置
试剂a
现象
①
Ca（OH）2溶液（含酚酞）
溶液褪色，产生白色沉淀
②
少量NaHCO3溶液
产生气泡
③
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
④
C2H5OH和浓硫酸
加热后产生有香味物质
水泥
玻璃
陶瓷
主要原料
[1] 石灰石 、黏土
[2] 纯碱 、[3] 石灰石 、石英砂
[4] 黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
类别
主要特性
典型示例
主要用途
半导体材料
通信容量大、抗干扰性能好
芯片、光导纤维、硅太阳能电池
计算机、家用电器、光伏电站、通信设备等
电学材料
高强度、优良的电学性能
富勒烯、碳纳米管、石墨烯
复合材料、电池、传感器、光电器件、超级电容器等
新
型
陶
瓷
高温结
构陶瓷
耐高温、抗氧化、耐腐蚀
碳化硅、氮化硅陶瓷
用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等
超导
陶瓷
具有超导性
Y－Ba－Cu－O系超导陶瓷
用于电力、交通、医疗等领域
透明
陶瓷
具有光学特性、耐高温、绝缘性好
氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷
用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等
压电
陶瓷
能实现机械能与电能的相互转化
钛酸盐和锆酸盐等
用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
生物
陶瓷
具有生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨、人造关节等
类别
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
主要
特性
①抗腐蚀、耐高温；
②质脆、经不起热冲击
①高强度、硬度，耐高温；
②具有电学特性；
③具有光学特性；
④具有生物功能
考点1 碳及其化合物
1.碳及其氧化物
（1）C
①与O2反应
O2充足：[1] C＋O2 点燃 CO2 。
O2不足：[2] 2C＋O2（不足） 点燃 2CO 。
②与氧化物反应
在高温下还原氧化铁：[3] 3C＋2Fe2O3 高温 4Fe＋3CO2↑ 。
与炽热的水蒸气反应：[4] C＋H2O（g） 高温 CO＋H2 。
③与酸反应
在加热条件下与浓硫酸反应：[5] C＋2H2SO4（浓） △ CO2↑＋2SO2↑＋2H2O 。
在加热条件下与浓硝酸反应：[6] C＋4HNO3（浓） △ CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 。
（2）CO
①物理性质：无色无味气体，难溶于水。
②化学性质
在O2中点燃：[7] 2CO＋O2 点燃 2CO2 。
在高温下还原氧化铁：[8] 3CO＋Fe2O3 高温 2Fe＋3CO2 。
（3）CO2
①物理性质：无色无味的气体，能溶于水，固态CO2俗称干冰。
②化学性质
向氢氧化钙溶液中通入少量CO2：[9] CO2（少量）＋Ca（OH）2 CaCO3↓＋H2O 。
向氢氧化钙溶液中通入过量CO2：[10] 2CO2（足量）＋Ca（OH）2 Ca（HCO3）2 。
2.草酸及草酸盐的性质
（1）草酸的性质
①H2C2O4为二元中强酸，酸性强于H2CO3。
②C为＋3价，处于中间价态主要表现还原性：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O（能使酸性高锰酸钾溶液褪色）草酸受热易分解：H2C2O4 △ [11] H2O＋CO↑＋CO2↑
（2）草酸盐的性质
①（NH4）2C2O4溶于水，微溶于乙醇，受热易分解：（NH4）2C2O4 △ H2C2O4＋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；CaC2O4灼烧 CaO＋CO↑＋CO2↑。
③MgC2O4等微溶于水，由对应的可溶性金属盐与草酸铵在水溶液中作用而得，加热分解最终可得到对应的金属氧化物。
1.易错辨析。
（1）C60是由60个碳原子形成的足球状分子。（ √ ）
（2）活性炭具有除异味和杀菌作用。（ ✕ ）
（3）石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应。（ ✕ ）
2.碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为 同素异形体 。
3.CO的结构式和电子式分别为 、 ∶C︙︙O∶ ，指出CO分子中所含有的化学键类型和个数： 1个σ键、2个π键（或1个σ键、1个π键、1个配位键） 。
4.CO2中碳原子的杂化类型是 sp ，键角为 180° ，是 非极性 （填“极性”或“非极性”）分子。
5.写出除去下列气体中混有的杂质（括号内为杂质）可采取的方法。
（1）CO（CO2）： 通过盛有NaOH溶液的洗气瓶（合理即可，下同） 。
（2）CO2（CO）： 通过装有灼热CuO的硬质玻璃管 。
（3）CO2（SO2或HCl）： 通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶 。
6.易错辨析。
（1）[2022河北改编]KMnO4与H2C2O4的反应中，Mn2＋既是还原产物又是催化剂。（ √ ）
（2）[2021浙江]乙酸、苯甲酸、乙二酸（草酸）均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。（ ✕ ）
7.请设计实验证明下列结论：
（1）草酸的酸性比碳酸的强： 向盛有少量NaHCO3溶液的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生（合理即可） ；
（2）草酸是二元酸： 用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍（合理即可） 。
命题点 碳及其化合物的性质
1.[2023上海]海底五彩斑斓的珊瑚是由珊瑚虫吸收海水中的钙和CO2，然后分泌出石灰石，变为自己生存的外壳。植物的光合作用会吸收CO2、释放O2。但随着全球变暖，CO2含量增加，海底珊瑚含量减少，下列说法错误的是（ C ）
A.光合作用吸收CO2
B.植物呼吸作用放出CO2
C.海水吸收过多CO2使pH增大
D.珊瑚礁溶解是因为生成Ca（HCO3）2
解析 由题可知，植物的光合作用吸收CO2，A正确；植物的呼吸作用会放出CO2，B正确；CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3为弱酸，所以海水吸收过多CO2会使pH减小，C错误；珊瑚礁中的CaCO3与CO2、H2O反应生成Ca（HCO3）2，从而导致珊瑚礁溶解，D正确。
2.[北京高考]探究草酸（H2C2O4）性质，进行如下实验。（已知：室温下，0.1 ml·L－1 H2C2O4的pH＝1.3）
由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是（C）
A.H2C2O4有酸性，Ca（OH）2＋H2C2O4 CaC2O4↓＋2H2O
B.酸性：H2C2O4＞H2CO3，NaHCO3＋H2C2O4 NaHC2O4＋CO2↑＋H2O
C.H2C2O4有还原性，2MnO4－＋5C2O42－＋16H＋ 2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
D.H2C2O4可发生酯化反应，HOOCCOOH＋2C2H5OH浓硫酸 △ C2H5OOCCOOC2H5＋2H2O
解析 A项，往含酚酞的Ca（OH）2溶液中加入草酸，溶液褪色，可知草酸具有酸性，Ca（OH）2与H2C2O4反应可生成CaC2O4白色沉淀，正确；B项，由实验②可知，在NaHCO3溶液中滴加草酸，有气泡生成，即生成CO2，说明草酸的酸性比碳酸的强，正确；C项，草酸为弱电解质，在离子方程式中不能拆分，应写成分子式，错误；D项，草酸分子中含两个羧基，与乙醇发生酯化反应生成含两个酯基的酯类物质，正确。
命题拓展
[2022全国乙改编]向草酸（H2C2O4）溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。已知原料配比为n（H2C2O4）∶n（K2CO3）＝1.5∶1，写出反应的化学方程式： 3H2C2O4＋2K2CO3 2KHC2O4＋K2C2O4＋2H2O＋2CO2↑ 。
考点2 硅及其化合物
1.硅单质
（1）硅单质的性质和用途
（2）硅的工业制法
①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅。化学方程式：[1] SiO2＋2C 高温 Si（粗）＋2CO↑ 。
②粗硅提纯
方法一：Si（粗）＋2Cl2 △ SiCl4
SiCl4＋2H2 高温 Si（纯）＋4HCl
方法二：Si（粗）＋3HCl 300°C SiHCl3＋H2
SiHCl3＋H21 100°C Si（纯）＋3HCl
2.二氧化硅
注意 SiO2是酸性氧化物，但不与水反应，不能用SiO2与水反应制备H2SiO3。
3.硅酸和硅酸盐
（1）硅酸（H2SiO3）
（2）硅酸盐（以Na2SiO3为例）
①Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，有[11] 黏性 ，水溶液显[12] 碱性 。
②与较强的酸反应
a.与硫酸反应：Na2SiO3＋H2SO4 [13] Na2SO4＋H2SiO3↓ 。
b.通入过量CO2发生反应：Na2SiO3＋2H2O＋2CO2（过量） [14] 2NaHCO3＋H2SiO3↓ 。
③用途：黏合剂（矿物胶），耐火阻燃材料。
1.易错辨析。
（1）Si和SiO2都用于制造光导纤维。（ ✕ ）
（2）石英砂可用于生产单晶硅。（ √ ）
（3）Si是半导体材料，可用于制作太阳能电池。（ √ ）
（4）硅胶可用作食品干燥剂。（ √ ）
（5）将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是硅酸钠。（ √ ）
（6）水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品。（ ✕ ）
（7）粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应。（ ✕ ）
2.晶体硅、金刚砂、金刚石的熔点由高到低的顺序是 金刚石＞金刚砂＞晶体硅 ，原因是 同为结构相似的共价晶体且键能C—C＞C—Si＞Si—Si 。
3.实验室里不能用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸的原因是 氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应 ，实验室氟化铵溶液应保存在： 塑料瓶 （填“玻璃瓶”或“塑料瓶”）中，原因是 氟化铵水解生成的氢氟酸能腐蚀玻璃 。
4.物质的量均为1 ml的硅石、硅酸（）中所含σ键的数目分别为 4NA 、 5NA 。（NA表示阿伏加德罗常数的值）
5.根据电负性的大小判断，SiH4中H的化合价为 －1 。若SiH4与水反应生成SiO2·xH2O，写出SiH4与水反应的化学方程式： SiH4＋（2＋x）H2O SiO2·xH2O↓＋4H2 。
命题点1 硅及其化合物的性质
1.下列说法不正确的是（ B ）
A.[2021辽宁]高纯硅可用于制芯片
B.[2022全国甲]硅酸钠溶液中通入二氧化碳：SiO32－＋CO2＋H2O HSiO3－＋HCO3－
C.[2020天津改编]盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶不可以使用玻璃塞
D.[2021广东改编]利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品运用了氢氟酸可与SiO2反应的化学原理
解析 高纯硅为良好的半导体材料，可用于制芯片，A项正确；向硅酸钠溶液中通入少量的CO2 ，发生反应生成碳酸钠和硅酸，离子方程式为SiO32－＋CO2＋H2O H2SiO3↓＋CO32－，向硅酸钠溶液中通入过量的CO2，发生反应生成碳酸氢钠和硅酸，离子方程式为SiO32－＋2CO2＋2H2O H2SiO3↓＋2HCO3－，B项错误；Na2SiO3溶液可用作黏合剂，盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞，C项正确；氢氟酸可与SiO2反应，故可利用氢氟酸刻蚀石英（主要成分为SiO2）制作艺术品，D项正确。
命题拓展
[2022山东改编]氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6，离子方程式为 6HF＋SiO2 2H＋＋SiF62－＋2H2O 。
命题点1 高纯硅的制备
2.[2023湖北]工业制备高纯硅的主要过程如下：
下列说法错误的是（ B ）
A.制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2C 高温 Si＋2CO↑
B.1 ml Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023
C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D.生成SiHCl3的反应为熵减过程
解析 石英砂（SiO2）和焦炭在高温下反应生成Si和CO，A正确；Si晶体中每个Si原子与4个Si原子成键，平均1个Si原子形成2个Si—Si键，故1 ml Si所含Si—Si键的数目为2×6.02×1023，B错误；SiHCl3易水解，氢气中混有氧气可能会发生爆炸，故原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；Si＋3HCl（g） SiHCl3（g）＋H2（g）为气体分子数减小的反应，为熵减反应，D正确。
考点3 无机非金属材料
1.传统无机非金属材料
2.新型无机非金属材料
3.传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别
1.易错辨析。
（1）石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品。（ ✕ ）
（2）钢化玻璃与普通玻璃最主要的区别方式是钢化玻璃破碎后变成小颗粒。（ √ ）
（3）合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料。（ ✕ ）
（4）硅橡胶和陶瓷都是新型无机非金属材料。（ ✕ ）
（5）传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐。（ ✕ ）
（6）石墨烯的电阻率低，热导率也低。（ ✕ ）
2.写出制造普通玻璃时发生的主要反应： Na2CO3＋SiO2 高温 Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2 高温 CaSiO3＋CO2↑ 。
3.将下列硅酸盐改写成氧化物形式（改写时注意金属氧化物在前，非金属氧化物在后，低价在前，高价在后，H2O一般写在最后）：
①镁橄榄石（Mg2SiO4）： 2MgO·SiO2 ；
②高岭石[Al2（Si2O5）（OH）4]： Al2O3·2SiO2·2H2O 。
命题点 无机非金属材料
1.[2022河北]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 ）
A.传统陶瓷是典型的绝缘材料
B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO
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
解析 传统陶瓷是典型的绝缘材料，A项正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐，B项错误；陶瓷烧制过程中发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C项错误；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为零，D项错误。
2.[2023河南名校联考改编]近年来，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 ）
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
解析 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。
素养8 价类二维转化思想——从石英砂到硅芯片
命题特点：物质类别与共性应用，元素化合价与物质化学性质联系。（1）类别观：结合物质的类别、性质分析实验（防水型、防氧化型等）；（2）价态观：SiO2→Si（SiC）→SiCl4→Si。
1.华为麒麟990 5G芯片是全球首款旗舰5G SC芯片。
2.制备芯片的基体材料是高纯硅。自然界中不存在单质硅，工业上常从石英砂中提取粗硅，再经过提纯得到多晶硅和单晶硅。
1.[结合传统文化考查硅及其化合物的性质][全国Ⅰ高考]陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是（ A ）
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析 氧化铁显红色，“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成，B项正确；陶瓷以黏土为原料，经高温烧制而成，属于人造材料，主要成分是硅酸盐，C项正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。
2.[结合科技材料考查硅及其化合物的性质][2023大同模拟]高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场 “革命”。它可以按下列方法制备：
下列说法正确的是（ D ）
A.由步骤①可以得出C的还原性大于Si
B.步骤①②③中生成或消耗1 ml Si，均转移2 ml电子
C.二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D.SiHCl3（沸点33.0 ℃）中含有少量的SiCl4（沸点67.6 ℃），可通过蒸馏提纯SiHCl3
解析 A项，Si和C同主族，Si的还原性比C的强，但在高温下能发生反应SiO2＋2C高温 Si＋2CO↑，错误。B项，步骤①中生成1 ml Si，转移4 ml电子，步骤②中生成1 ml SiHCl3，消耗1 ml Si，转移 4 ml 电子，步骤③中生成1 ml Si，转移4 ml电子，错误。C项，硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，错误。D项，SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可以采用蒸馏的方法分离，正确。
3.[粗硅到多晶硅的提纯中热力学和动力学的应用][天津高考]多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
Ⅰ.硅粉与HCl在300 ℃时反应生成1 ml SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为 Si（s）＋3HCl（g） SiHCl3（g）＋H2（g） ΔH＝－225 kJ·ml－1 。SiHCl3的电子式为 。
Ⅱ.将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：
①SiCl4（g）＋H2（g）⇌SiHCl3（g）＋HCl（g） ΔH1＞0
②3SiCl4（g）＋2H2（g）＋Si（s）⇌ 4SiHCl3（g） ΔH2＜0
③2SiCl4（g）＋H2（g）＋Si（s）＋HCl（g）⇌3SiHCl3（g） ΔH3
（1）氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称： 阴极 （填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为 2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－ 。
（2）已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG＜0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是 1 000 ℃ ；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是 ΔH2＜ΔH1，导致反应②的ΔG小 。
图1
（3）不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是 ac （填序号）。
图2
a.B点：v正＞v逆
b.v正：A点＞E点
c.反应适宜温度：480～520 ℃
（4）反应③的ΔH3＝ ΔH2－ΔH1 （用ΔH1、ΔH2表示）。温度升高，反应③的平衡常数K 减小 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）由粗硅制备多晶硅的过程中循环使用的物质除SiCl4、 SiHCl3和Si外，还有 HCl、H2 （填分子式）。
解析 Ⅰ.该反应的热化学方程式为Si（s）＋3HCl（g） SiHCl3（g）＋H2（g） ΔH＝－225 kJ·ml－1。SiHCl3的结构式为，故电子式为。Ⅱ.（1）用惰性电极电解KOH溶液，实质为电解水，阴极上产生氢气，电极反应式为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑。（2）ΔG＜0时，反应能自发进行，故反应①自发进行的最低温度为1 000 ℃。由于ΔG＝ΔH－TΔS，反应②的ΔH2＜0，而反应①的ΔH1＞0，ΔH2＜ΔH1，ΔS1＞ΔS2，因此相同温度下反应②比反应①的ΔG小的主要原因为ΔH2＜ΔH1。（3）a项，同一点比较正逆反应速率看反应进行方向，B点反应正向进行，所以v正＞v逆，正确；b项，不同点比较正逆反应速率看反应条件，A点温度低于E点温度，所以v正：A点＜E点，错误；c项，根据题图2知，温度在480～520 ℃时，SiCl4转化率较高，480～520 ℃为反应适宜温度，正确。（4）根据盖斯定律，由反应②－反应①，可得反应③，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1。由ΔH2＜0，ΔH1＞0知ΔH3＜0，反应③为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。（5）根据由粗硅制备多晶硅的过程可知，循环使用的物质还有HCl和H2。
1.[2021湖北]“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 ）
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
解析 CO2的中心原子C的价层电子对数为2，无孤电子对，CO2的空间结构为直线形，其正负电荷中心重合，为非极性分子，A项错误；CO2可以在催化剂作用下被H2还原为甲酸，B项正确；固态二氧化碳（干冰）升华时吸热，可用于人工增雨，C项正确；侯氏制碱法中发生反应：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2NaHCO3↓＋NH4Cl，CO2是生产原料之一，D项正确。
2.[浙江高考]在温热气候条件下，浅海地区有厚层的石灰石沉积，而深海地区却很少。下列解析不正确的是（ D ）
A.与深海地区相比，浅海地区水温较高，有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比，深海地区压强大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为CaCO3（s）＋H2O（l）＋CO2（aq） Ca（HCO3）2（aq）
D.海水呈弱碱性，大气中CO2浓度增加，会导致海水中CO32－浓度增大
解析 与深海地区相比，浅海地区水温较高，CO2在海水中溶解度小，有利于游离的CO2增多、石灰石沉积，A项正确；与浅海地区相比，深海地区压强大，CO2溶解度大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少，B项正确；题给反应为石灰石岩层的溶解反应，C项正确；大气中CO2浓度增加，会导致海水中CO32－转化为HCO3－，导致CO32－浓度减小，D项错误。
3.[图像分析][2021上海]往部分变质的氢氧化钠溶液中通入二氧化碳，碳酸根离子的浓度随通入的CO2物质的量的变化如图所示，以下说法正确的是（ C ）
A.a点c（NaOH）c（Na2CO3）＝31
B.b点c（Na＋）＞c（CO32－）＞c（HCO3－）＞c（OH－）＞c（H＋）
C.水的电离程度：b＞c＞a
D.往c的溶液中加入HCl，离子方程式可能为7HCO3－＋CO32－＋9H＋ 8CO2↑＋8H2O
解析 设溶液的体积为1 L，由图像可知，a点Na2CO3的物质的量为0.1 ml，向其中通入CO2，发生反应：2NaOH＋CO2 Na2CO3＋H2O，到b点该反应结束，溶液中NaOH全部转化为Na2CO3，即b点溶液溶质全部为Na2CO3，由图像可知b点Na2CO3的物质的量为0.4 ml，则由a→b Na2CO3的物质的量增加了0.3 ml，根据化学方程式可知a点含有的NaOH的物质的量为0.6 ml，继续向溶液中通入二氧化碳，发生反应：Na2CO3＋ CO2＋H2O 2NaHCO3，由图像可知c点Na2CO3的物质的量为 0.1 ml，则有0.3 ml Na2CO3发
生反应，生成0.6 ml NaHCO3，故c点溶液溶质为0.1 ml Na2CO3和0.6 ml NaHCO3。由上述分析知，a点c（NaOH）c（Na2CO3）＝61，A项错误；b点溶液为Na2CO3溶液，CO32－水解产生HCO3－和OH－，水电离也可产生OH－，则离子浓度大小关系为c（Na＋）＞c（CO32－）＞c（OH－）＞c（HCO3－）＞c（H＋），B项错误；a点NaOH抑制水的电离，水的电离程度最小，b点Na2CO3比c点NaHCO3水解程度大，更能促进水的电离，因此水的电离程度b＞c＞a，C项正确；c点c（HCO3－）∶c（CO32－）＝6∶1，离子方程式中HCO3－与CO32－的化学计量数之比不能是7∶1，D项错误。
4.[2020山东]下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是（ C ）
A.键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B.立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C.SiH4中Si的化合价为＋4，CH4中C的化合价为－4，因此SiH4还原性小于CH4
D.Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p－p π键
解析 化合物中键能越大，该物质越稳定，由于键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故稳定性：C2H6＞Si2H6，A项正确；SiC与金刚石均为立体网状的共价晶体，二者成键和结构均相似，均具有很高的硬度，B项正确；根据非金属性C＞Si，可知还原性：SiH4＞CH4，C项错误；由于原子半径：Si＞C，Si原子间难形成p－p π键，故决定了Si原子间很难形成双键，D项正确。
5.[热重曲线][江苏高考]CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图。
（1）写出400～600 ℃范围内分解反应的化学方程式： CaC2O4400~600°C CaCO3＋CO↑ 。
（2）与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是 CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔 。
解析 （1）M（CaC2O4·H2O）＝146 g·ml－1，取1 ml CaC2O4·H2O，质量为146 g，当剩余固体质量为128 g时，质量减少了18 g，即减少1 ml H2O，结合题图知，在400 ℃时，固体的化学式为CaC2O4；当剩余固体质量为 100 g 时，质量又减少了 28 g，即减少1 ml CO，CaC2O4失去1个CO后变成CaCO3，所以在400～600 ℃时发生的反应为CaC2O4400~600°C CaCO3＋CO↑。（2）CaC2O4·H2O热分解会放出CO、CO2、H2O等气体，可以使制备的CaO变得更加疏松多孔，这样得到的CaO吸收CO2的性能更好。
1.[2023重庆联考]香港故宫文化博物馆在2022年7月3日正式向公众开放，馆内展出了许多珍贵文物，其中绝大部分为首次在港展出。下列几件展品中，其主要成分为硅酸盐的是（ A ）
A.定窑白釉孩儿枕B.填漆戗金炕桌
C.金錾云龙纹执壶D.朱碧山银槎
解析 定窑白釉孩儿枕为瓷器，主要成分为硅酸盐，A项正确；填漆戗金炕桌主体材质为木材，B项错误；金錾云龙纹执壶的材质为金、银等，C项错误；朱碧山银槎是元代的银器，其材质为银，D项错误。
2.[2024重庆联考]大国制造彰显中国实力，化学材料助力科技成果的转化与应用。下列说法错误的是（ B ）
A.制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料
B.高纯度的二氧化硅被广泛用于制作计算机芯片
C.石墨烯材料是新型无机非金属材料
D.部分手机后盖采用“锦纤”材质与合金完美契合，其中合金属于金属材料
解析 氮化铝是一种无机物，是无机非金属材料，A正确；计算机芯片的成分是硅单质，不是二氧化硅，B错误；石墨烯是单层石墨结构，属于无机非金属材料，C正确；合金属于金属材料，D正确。
3.[2024浙江名校联考]物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是（ A ）
A.乙二醇易溶于水，黏度高，可用作汽车防冻液
B.硅酸盐材料具有硅氧四面体结构，可用作耐高温、耐腐蚀材料
C.液态氯乙烷汽化时吸热，具有冷冻麻醉的作用，可用于肌肉拉伤、关节扭伤等的镇痛
D.碳酸氢铵可与酸反应并受热分解，可用于制作食品膨松剂
解析 乙二醇用作汽车防冻液是因为其水溶液的凝固点低，A项错误。
4.[2023贵阳监测]关于反应4CO2＋SiH4 高温 4CO＋2H2O＋SiO2， 下列说法正确的是（ D ）
A.CO是氧化产物
B.SiH4发生还原反应
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
D.生成1 ml SiO2时， 转移8 ml电子
解析 该反应中碳元素化合价由＋4降低为＋2，CO2为氧化剂，CO为还原产物，A项错误；该反应中氢元素化合价由－1升高为＋1，SiH4为还原剂，发生氧化反应，B项错误；CO2为氧化剂，SiH4为还原剂，两者物质的量之比为4∶1，C项错误；该反应中转移8e－，则生成1 ml SiO2时，转移8 ml电子，D项正确。
5.[2024沈阳联考]工业制备高纯硅的主要过程：石英砂焦炭，1800~2000℃粗硅HCl，300℃SiHCl3H2，100℃高纯硅。下列说法错误的是（ B ）
A.石英砂的主要成分为SiO2，可用来制备光导纤维
B.制备粗硅的化学方程式为SiO2＋C1800~2000°C Si（粗）＋CO2↑
C.300 ℃时发生反应的化学方程式为Si＋3HCl300°C SiHCl3＋H2
D.1 100 ℃时发生反应的化学方程式为SiHCl3＋H21100°C Si（纯）＋3HCl
解析 石英砂的主要成分为SiO2，SiO2导光性较好，可用来制备光导纤维，故A正确；制备粗硅的化学方程式为SiO2＋2C1800~2000°C Si（粗）＋2CO↑，故B错误；300 ℃时Si和HCl反应生成SiHCl3和H2，化学方程式为Si＋3HCl300°C SiHCl3＋H2，故C正确；1 100 ℃时SiHCl3和H2反应生成Si和HCl，化学方程式为SiHCl3＋H21100°C Si（纯）＋3HCl，故D正确。
6.[碳纳米管][2023北京房山区模拟]碳纳米管是一种具有特殊结构的材料，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。下列关于碳纳米管的说法错误的是（ C ）
A.碳纳米管在常温下化学性质稳定
B.碳纳米管具有比表面积大、导电等特点
C.碳纳米管是一种新型有机材料
D.碳纳米管与金刚石互为同素异形体
解析 碳纳米管是碳的一种单质，碳单质在常温下化学性质稳定，属于新型无机非金属材料，A正确，C错误；碳纳米管具有纳米尺度的直径，比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，B正确；碳纳米管与金刚石都是碳的单质，二者互为同素异形体，D正确。
7.[全国Ⅱ高考]二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如图所示。下列叙述错误的是（ C ）
A.海水酸化能引起HCO3－浓度增大、CO32－浓度减小
B.海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C.CO2能引起海水酸化，其原理为HCO3－⇌H＋＋CO32－
D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
解析 根据题图可知CO2的过量排放，能导致海水中CO2＋H2O⇌H2CO3⇌H＋＋HCO3－平衡右移；H＋又能与珊瑚礁溶解生成的CO32－结合生成HCO3－，促使CaCO3⇌Ca2＋＋CO32－平衡右移，从而使珊瑚礁减少。结合上述分析可知海水酸化，海水中H＋和HCO3－的浓度均增大，使海水中CO32－的浓度减小，A项正确；H＋可结合珊瑚礁溶解产生的CO32－，故能促进CaCO3的溶解，使珊瑚礁减少，B项正确；CO2引起海水酸化的原理为CO2＋H2O⇌H2CO3⇌H＋＋HCO3－，C项错误；使用太阳能、氢能等新能源，能有效减少CO2的排放，利于改善珊瑚的生存环境，D项正确。
8.[浙江高考]Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是（ D ）
A.可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cl △ CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2O
B.具有吸水性，需要密封保存
C.能与SO2反应生成新盐
D.与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO2
解析 加热时氯化铵分解生成HCl和氨气，HCl与Ca3SiO5反应得到硅酸钙、氯化钙和水，A项正确；水泥吸水会变硬，需密封保存，B项正确；Ca3SiO5能与二氧化硫反应得到亚硫酸钙，C项正确；由上述分析可知，Ca3SiO5与足量盐酸反应得不到二氧化硅，D项错误。
9.[2023山东潍坊统考]已知草酸（H2C2O4）是一种弱酸，157 ℃升华，170 ℃以上分解可放出CO2和CO；可与酸性KMnO4溶液反应；其钠盐易溶于水，钙盐难溶于水。下列说法正确的是（ D ）
A.草酸受热产生的气体，用足量的NaOH溶液充分吸收后，可收集得到纯净的CO
B.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜，若出现黑色变为红色的现象，则说明产生的气体中一定有CO
C.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中，若能产生白色浑浊现象，则说明产生的气体中一定有CO2
D.H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋ 2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
解析 根据题干信息可知，在草酸受热产生的气体中会含有分解所产生的CO2和CO，也会含有其升华所产生的草酸蒸气。产生的气体用足量的NaOH溶液吸收后，除去了CO2及草酸蒸气，但引入了水蒸气，A项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，且草酸具有强还原性，所以氧化铜被还原也有可能是草酸作用的结果，不能由此确定产生的气体中一定存在CO，B项错误；由于受热产生的气体中含有草酸蒸气，又草酸钙难溶于水，所以形成的沉淀有可能是草酸钙沉淀，C项错误；草酸具有还原性，能与酸性KMnO4溶液反应而使其褪色，反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO4－＋6H＋ 2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D项正确。
10.[2024哈尔滨师大附中调研]多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅芯片的主要原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
下列说法错误的是（ B ）
A.Y、Z分别为H2、Cl2
B.制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，在该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C.SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅元素的化合价为＋4
D.Y与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应
解析 电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，Y和Z可用于合成 SiHCl3，其中Y还能将硅从其化合物中还原出来，说明Y、Z分别是H2、Cl2，A正确；制取粗硅的过程中焦炭与石英会发生副反应生成碳化硅，反应的化学方程式为3C＋SiO2 高温 SiC＋2CO↑，在该副反应中碳既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，B错误；SiHCl3水解产生H2，故其中H是－1价，Cl是－1价，则硅元素的化合价为＋4，C正确；H2与SiHCl3制备多晶硅的反应为SiHCl3＋H2 高温 Si＋3HCl，属于置换反应，D正确。
11.[2023广东四校测试]利用以下装置制备、纯化CO，并探究CO和Na2O2的反应（CO＋Na2O2 Na2CO3）。下列说法正确的是（ C ）
A.装置b中的试剂可选用无水CaCl2
B.装置d中的试剂可选用NaOH溶液
C.实验开始时，依次点燃a、c处酒精灯
D.加热一段时间后，硬质玻璃管中粉末由白色变为淡黄色
解析 浓硫酸有强氧化性，故甲酸与浓硫酸反应可能产生CO2，则b中应盛放碱石灰以除去CO2，A错误；CO与NaOH溶液不反应，B错误；先点燃a处酒精灯，利用产生的CO排除装置中的空气，再点燃c处酒精灯，C正确；Na2O2与CO反应生成Na2CO3，粉末由淡黄色变为白色，D错误。
12.[实验室制备高纯硅][2024重庆万州开学考]实验室用H2还原SiHCl3（沸点：31.8 ℃）制备高纯硅的装置如图所示（夹持装置和尾气处理装置略），下列说法正确的是（ C ）
A.装置Ⅱ中盛装浓H2SO4，装置Ⅲ烧杯中盛装冰水
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有微量铁单质，需要用到的试剂为盐酸、H2O2溶液、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气
解析 制备高纯硅的反应为H2＋SiHCl3 高温 Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行；装置Ⅰ的目的是制备氢气，氢气中含有水蒸气，会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，则装置Ⅱ中可盛放浓硫酸；装置Ⅲ的作用是提供SiHCl3气体，应采用热水浴，则装置Ⅲ烧杯中可盛装热水，A错误。实验时应先通入氢气（先打开活塞K），目的是排尽装置中的空气，防止发生爆炸，B错误。硅单质与盐酸不反应，若制得的硅中含有微量铁单质，则铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，Fe3＋与KSCN反应，溶液变红，则所给试剂可以用于鉴定制得的硅中是否含有微量铁单质，C正确。用稀NaOH溶液与氯化铵固体反应制备氨气时需要加热，装置Ⅰ中没有加热装置，因此该实验中制备氢气的装置不能用于制备氨气，D错误。
13.[2023重庆检测]草酸及其盐在化工生产中具有重要价值，某实验小组实验如下。
Ⅰ.制取草酸
反应原理：C6H12O6（葡萄糖）＋12HNO3（浓） 浓硫酸 △3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O，装置如图（加热和夹持装置略）。
（1）检验淀粉是否水解完全所用的试剂为 碘水 ，装置B的作用是 防倒吸或作安全瓶 。
（2）检查图中装置气密性的方法是 关闭分液漏斗活塞，将导管放入装置C中液面以下，微热三口烧瓶，装置C中的导管口有气泡产生，撤走热源，导管口有一段水柱且一段时间内高度保持不变，证明装置气密性良好 。在装置B、装置C之间添加装置D，可在装置D中得到硝酸 ，通入的气体X是 氧气 。
Ⅱ.三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体的制取及组成测定
已知：三草酸合铁酸钾晶体{K3[Fe（C2O4）3]·3H2O}呈绿色，可溶于水，难溶于乙醇，见光易分解。
（一）制取晶体
步骤1：向盛有3.000 g黄色晶体FeC2O4·2H2O的烧杯中加入10 mL K2C2O4溶液，加热至40 ℃左右，缓慢滴入过量的H2O2，一段时间后，出现红褐色沉淀。
步骤2：加热至沸腾，分两次缓慢加入8～9 mL H2C2O4溶液，至沉淀溶解，得翠绿色溶液。加热浓缩、加入无水乙醇、结晶、抽滤、干燥，得7.860 g三草酸合铁酸钾晶体。
（3）完成该过程化学方程式并配平：
2 FeC2O4·2H2O＋ H2O2 ＋ 3K2C2O4 ＋ H2C2O4 △ 2 K3[Fe（C2O4）3]·3H2O
（4）步骤1中，生成三草酸合铁酸钾与另一种铁的化合物，该化合物为 Fe（OH）3 （填化学式），步骤2加入无水乙醇的目的是 降低晶体的溶解度，有利于析出晶体，提高产率 。
（5）实验小组完成实验后发现产率偏低，其主要原因可能是 该产物在见光条件下分解，引起产率偏低 。
（二）测定组成
称取5.000 g所得的三草酸合铁酸钾晶体配制成250 mL溶液。取25.00 mL溶液，用0.100 0 ml·L－1酸性KMnO4溶液滴定，终点时消耗KMnO4溶液13.50 mL。另取25.00 mL溶液，用SnCl2－TiCl3联合还原法，将Fe3＋还原为Fe2＋，再用0.100 0 ml·L－1酸性KMnO4溶液滴定，终点时消耗KMnO4溶液15.50 mL。
（6）第一次滴定终点时的现象为 当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不恢复原色 ，通过上述实验，测定出该晶体中C2O42－与Fe3＋的配位比n（C2O42－）∶n（Fe3＋）＝ 3.375∶1 。
解析 （1）淀粉遇到碘单质会变成蓝色，故加入碘水，若溶液变蓝说明淀粉水解未完全，溶液不变蓝，说明淀粉水解完全。由题图可知，装置B的作用是防倒吸或作安全瓶。（2）检查装置气密性的操作为关闭分液漏斗活塞，将导管放入装置C中液面以下，微热三口烧瓶，若装置C中的导管口有气泡产生，撤走热源，导管口有一段水柱且一段时间内高度保持不变，则证明装置气密性良好。由题意知，反应生成NO，为了得到硝酸需要通入氧化剂，发生反应4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3，所以通入的气体X为氧气。（3）由加入的试剂，配平时根据得失电子守恒和原子守恒可知，化学方程式为2FeC2O4·2H2O＋H2O2＋3K2C2O4＋H2C2O4 △ 2K3[Fe（C2O4）3]·3H2O。（4）步骤1中，出现红褐色沉淀，所以该化合物为Fe（OH）3；由已知信息知三草酸合铁酸钾晶体呈绿色，可溶于水，难溶于乙醇，则步骤2加入无水乙醇的目的是降低晶体的溶解度，有利于晶体析出，提高产率。（5）由已知信息知三草酸合铁酸钾晶体见光易分解，该实验在实验室环境中完成，产率偏低的主要原因可能是该产物见光分解。（6）第一次使用酸性高锰酸钾溶液滴定时，KMnO4将C2O42－氧化成CO2，故滴定终点的现象为当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不恢复原色。第一次用酸性高锰酸钾溶液将C2O42－氧化成CO2，第二次用酸性高锰酸钾溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时将C2O42－氧化成CO2，由关系式5C2O42－～2MnO4－可得，n（C2O42－）＝13.50×0.100 0×10－3×52 ml＝3.375×10－3 ml，由关系式5Fe3＋～MnO4－可得，n（Fe3＋）＝2.00×0.100 0×10－3×5 ml＝1×10－3 ml，则n（C2O42－）∶n（Fe3＋）＝（3.375×10－3）∶（1×10－3）＝3.375∶1。
14.[海洋碳循环][2023南昌摸底]海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球气候变化的关键控制环节。海洋中碳循环的简单原理如图所示。下列说法错误的是（ D ）
A.海洋碳循环使得海洋中的含碳量增大
B.海水吸收CO2生成Na2CO3和NaHCO3是因为海水呈弱碱性
C.影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等
D.光合作用下，CO2每生成1 ml （CH2O）x转移电子数为4NA
解析 海洋吸收大气中的CO2，通过钙化和光合作用转化为CaCO3和（CH2O）x，因此海洋中的含碳量会增大，A正确；海水中溶有较多的弱酸根阴离子，这些阴离子水解使海水呈弱碱性，因此海水能吸收CO2生成碳酸钠和碳酸氢钠，B正确；温度高或酸性环境下，二氧化碳在水中的溶解度小，藻类生物可进行光合作用，C正确；CO2中C为＋4价，（CH2O）x中碳为0价，则光合作用下CO2每生成1 ml （CH2O）x转移电子数为4xNA，D错误。
15.[新情境/白炭黑][2023山东模拟]白炭黑（可用SiO2·nH2O表示其组成）可广泛应用于日用化工、橡胶制品、电子工业等许多领域。以硅酸钠和二氧化碳为原料制备白炭黑的工艺流程如下：
下列说法错误的是（ A ）
A.硅酸钠水溶液必须用带玻璃塞的试剂瓶盛装
B.沉淀反应的离子方程式为SiO32－＋H2O＋CO2 H2SiO3↓＋CO32－
C.蒸发“滤液”所得晶体中含有离子键和极性共价键
D.用稀酸洗涤沉淀的目的是除去沉淀表面的CO32－
解析 硅酸钠水溶液有黏性，能黏合玻璃塞与试剂瓶口，因此不能用带玻璃塞的试剂瓶盛装，A项错误；二氧化碳通入硅酸钠溶液中生成硅酸和碳酸钠，B项正确；蒸发“滤液”所得晶体为Na2CO3·xH2O，Na2CO3中含有离子键和极性共价键，H2O中含有极性共价键，C项正确；CO32－可与H＋反应：CO32－＋2H＋ CO2↑＋ H2O，因此用稀酸洗涤沉淀可除去沉淀表面的CO32－，D项正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
知道无机非金属材料等常见材料类型，结合实例认识材料组成、性能与应用的联系
碳及其
化合物
2023北京，T1；2023上海，T2；2023年1月浙江，T7；2023江苏，T1、T17；2023海南，T3；2023重庆，T16；2022全国乙，T27；2022湖北，T7；2022山东，T11；2021海南，T1；2021湖北，T1；2021上海，T1、T19；2020全国Ⅱ，T9；2020全国Ⅲ，T11；2020江苏，T5；2020海南，T4；2019年4月浙江，T20；2019北京，T11；2019江苏，T20
1.宏观辨识与微观探析：能记住碳、硅及其典型化合物的主要性质；能用化学方程式、离子方程式正确表示碳、硅及其化合物的主要化学性质并描述典型的实验现象。
2.科学态度与社会责任：主动关心与碳达峰、碳中和有关的环境保护、资源开发等社会热点问题，形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念
硅及其
化合物
2023山东，T18；2023湖北，T3、T16；2023广东，T3；2023辽宁，T3；2023年1月浙江，T1、T17；2023海南，T10；2022年6月浙江，T8；2022广东，T12；2020山东，T4；2020年7月浙江，T24；2019天津，T10
无机非
金属材料
2023山东，T1；2023湖南，T1；2023广东，T1；2021福建，T1；2019北京，T6；2019全国Ⅰ，T7
命题分析
预测
1.近年高考考查特点：（1）应用性：结合STSE，以能源、温室效应等为背景，考查碳、硅及其重要化合物的结构、性质及用途，无机非金属材料的应用。（2）综合性：结合化学反应原理，考查碳酸、草酸与碱的滴定图像与盐类水解的应用；结合无机化工工艺流程，考查硅及其化合物的制备或硅酸盐的性质。
2.预计2025年高考仍会延续这种考查方式，也可能结合环境保护等考查二氧化碳的资源化利用，还可能以新材料、新工艺为载体，考查碳、硅及其化合物的结构、性质及应用
实验
装置
试剂a
现象
①
Ca（OH）2溶液（含酚酞）
溶液褪色，产生白色沉淀
②
少量NaHCO3溶液
产生气泡
③
酸性KMnO4溶液
紫色溶液褪色
④
C2H5OH和浓硫酸
加热后产生有香味物质
水泥
玻璃
陶瓷
主要原料
[1] 石灰石 、黏土
[2] 纯碱 、[3] 石灰石 、石英砂
[4] 黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
类别
主要特性
典型示例
主要用途
半导体材料
通信容量大、抗干扰性能好
芯片、光导纤维、硅太阳能电池
计算机、家用电器、光伏电站、通信设备等
电学材料
高强度、优良的电学性能
富勒烯、碳纳米管、石墨烯
复合材料、电池、传感器、光电器件、超级电容器等
新
型
陶
瓷
高温结
构陶瓷
耐高温、抗氧化、耐腐蚀
碳化硅、氮化硅陶瓷
用于火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等
超导
陶瓷
具有超导性
Y－Ba－Cu－O系超导陶瓷
用于电力、交通、医疗等领域
透明
陶瓷
具有光学特性、耐高温、绝缘性好
氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷
用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等
压电
陶瓷
能实现机械能与电能的相互转化
钛酸盐和锆酸盐等
用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
生物
陶瓷
具有生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨、人造关节等
类别
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
主要
特性
①抗腐蚀、耐高温；
②质脆、经不起热冲击
①高强度、硬度，耐高温；
②具有电学特性；
③具有光学特性；
④具有生物功能
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