高考化学一轮复习-碳、硅及无机非金属材料（举一反三讲义）（原卷版）

这是一份高考化学一轮复习-碳、硅及无机非金属材料（举一反三讲义）（原卷版），共21页。
一、题型精讲TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc24256" 题型01 考查碳及其化合物 PAGEREF _Tc24256 \h 1
\l "_Tc32454" 题型02 考查硅及其化合物性质 PAGEREF _Tc32454 \h 3
\l "_Tc16942" 题型03 考查传统硅酸盐材料 PAGEREF _Tc16942 \h 5
\l "_Tc30074" 题型04 考查新型无机非金属材料 PAGEREF _Tc30074 \h 6
\l "_Tc27449" 题型05 考查硅酸和硅酸盐 PAGEREF _Tc27449 \h 8
\l "_Tc642" 题型06 考查硅的性质及高纯硅的制法 PAGEREF _Tc642 \h 11
\l "_Tc7363" 题型07 考查二氧化碳的性质及其应用 PAGEREF _Tc7363 \h 13
题型01 考查碳及其化合物
1.碳及其化合物
(1)碳族元素
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)碳的单质
①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。
②几种单质的结构特点
金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构，C60是由60个碳原子形成的足球状分子晶体。
【例1】科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是( )
A.CO2是自然界碳循环中的重要物质
B.CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原
C.CO2电催化时，在阳极转化为燃料
D.CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料
【变式1-1】 下列有关碳及其化合物的说法正确的是( )
A.CO2不是导致温室效应的主要气体
B.CO和CO2组成元素相同，所以他们的化学性质相同
C.金刚石、石墨是碳的单质，而C60是碳的化合物
D.在高温条件下，碳能使CO2转变成CO
【变式1-2】 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：C60HCO3-。
2.二氧化碳反应先后关系
当有多种组分与一种物质反应时，判断反应顺序的方法：先假设与其中的一种组分反应，若产物还能与另一种组分反应，则假设错误。
如将CO2通入KOH、Ba(OH)2混合溶液中，假设CO2先与KOH反应，则生成的K2CO3会与Ba(OH)2继续反应生成BaCO3，故假设错误，应该是CO2先与Ba(OH)2反应。
【例7】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，没有涉及到氧化还原反应
【变式7-1】“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
【变式7-2】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。下图为海洋中碳循环的简单原理图。下列说法错误的是( )
A．海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能
B．钙化释放CO2的离子方程式：2HCOeq \\al(－,3)＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
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，每生成0.1 ml (CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
【变式7-3】中国努力争取2060年前实现碳中和。利用NaOH溶液喷淋捕捉空气中的CO2，反应过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2
B．环节a中物质分离的基本操作是蒸发结晶
C．反应过程中CaO和NaOH是可循环的物质
D．可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液捕捉CO2
1.（2025·湖北卷）下列描述不能正确地反映事实的是
A．室温下与碳不发生反应，高温下可生成和
B．室温下苯与溴不发生反应，温度升高生成大量溴苯
C．通常含硒的化合物有毒性，但微量硒元素有益健康
D．某些镇痛类生物碱可用于医疗，但滥用会危害健康
2.（2025·云南卷）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：
3.（2025·陕晋青宁卷卷）下列有关物质性质与用途对应关系错误的是
A．单晶硅熔点高，可用于制造芯片B．金属铝具有还原性，可用于冶炼金属
C．浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂D．乙炔燃烧火焰温度高，可用于切割金属
4.（2025·甘肃卷）下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是
A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏)
B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏)
C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏)
D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏)
5.（2024·天津卷）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)，其珐琅彩由物颜料经高温烧制而成，该颜料属于有机化合物
6.（2024·江西卷）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
7.（2023·湖北卷）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．1mlSi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
8.（24-25高三上·云南丽江·一模）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程如下，下列说法正确的是
已知电负性：H—2.1、Si—1.8、Cl—3.0，NA为阿伏加德罗常数的值。
A．由生成粗硅的反应可推知还原性：C>Si
B．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物
C．上述工艺生产中循环使用的物质除H2外，还有HCl
D．还原炉中生成1 ml Si时，相应反应转移电子数为2NA
9.（2025·浙江·三模）已知甲硅烷能与高锰酸钾溶液发生反应：。下列说法正确的是
A．该反应是在强酸性环境中进行的B．该反应的现象之一是溶液变成紫红色
C．沸点比低D．该反应中被还原
10.（2025高三·吉林长春·一模）中华文明源远流长，下列古文物主要由硅酸盐材料制成的是
11.（2025·湖北武汉·一模）半导体设备是现代军事装备和国防安全的基础设施，工业制备高纯硅涉及的主要反应为：①；②；③。设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是
A．2.8g硅晶体中含单键数为0.2NA
B．反应②中每生成1mlH2转移电子数为2NA
C．1mlSiHCl3中Si原子的价层电子对数为4NA
D．3.0gC18O中含中子数为1.6NA
12.（2025·江西·一模）唐代诗人陆龟蒙的《秘色越器》中“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”赞誉了越窑秘色青瓷。陶瓷品的制作过程包括练泥、拉胚、成型、干燥和烧成等。下列说法正确的是
A．诗句里的“翠色”来自氧化铜
B．制陶瓷的原料为纯碱、石灰石和石英砂
C．陶瓷烧制的过程仅发生了物理变化
D．新型陶瓷碳化硅不仅可用作耐高温结构材料，还可用作耐高温半导体材料
13.（24-25高三上·山东临沂·期末）材料是人类社会物质文明进步的重要标志之一。下列说法正确的是
A．碳纤维和玻璃纤维均属于有机高分子材料
B．塑料航天面窗属于新型无机非金属材料
C．铁磁流体机器人中，驱动机器人的磁铁为
D．二氧化硅是人工智能领域中重要的半导体材料
14.（2025·河南·一模）1月22号，河南博物院、郑州博物馆推出了“太平。如意——河南博物院藏明清珍宝展”，希望大家在欣赏珍宝的同时，了解中国吉祥文化，感悟中国古代工匠精神，下列描述错误的是
A．“瑞瓷纳福”所用瓷器属于硅酸盐材料
B．“金银同辉”属于合金材料
C．“吉象雅珍”所用象牙的主要成分羟基磷灰石属于有机物
D．“玉意嘉祥”属于硅酸盐材料
15.（2025高三·山东淄博·一模）硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。晶体硅中的杂质会影响其导电性能。工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98％左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅，其原理示意图如下：
下列说法正确的是
A．步骤①中得到粗硅的化学方程式：
B．已知中H元素化合价为-1，则电负性：
C．以上流程中含硅元素的物质均属于共价晶体，熔点：
D．由粗硅制备高纯硅的过程中，可循环使用的物质主要有HCl和H2
16.（2025高三·河北邯郸·一模）化学材料在科技创新中起支撑作用。下列涉及的材料不属于新型无机非金属材料的是
17.（2025·浙江绍兴·二模）三氯硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，是强还原剂且易水解。实验室通过反应Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2(g)制备SiHCl3，已知电负性：Cl>H>Si．下列说法正确的是
A．生成1ml H2，转移的电子数为2ml
B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1
C．SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl和H2O
D．上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，则该反应需在高温条件下自发进行
18.（2025·广西·三模）高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，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：
已知：电负性
设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．反应②中，每消耗1 ml Si，转移的电子数为
B．反应①中，每生成1 ml Si，得到个
C．1 ml晶体硅中含共价键数为
D．反应③中，每消耗，生成1 ml Si
19.（2024·安徽滁州·一模）部分含Al或含Si物质的价类二维图如下，下列推断正确的是（其中为阿伏加德罗常数的数值）
A．将木材浸入到g的水溶液可以防火
B．1ml晶体e中含有共价键的数目为
C．肯定存在a→b→c和a→e→f的直接转化
D．d→c和g→f的转化均可通过向溶液中加入足量盐酸来实现
20.（2025·山西·二模）《黑神话·悟空》作为国产第一部3A游戏，以中国经典文学著作《西游记》为蓝本，对山西多处名胜古迹进行实景扫描，游戏中形态各异的佛像，反映了古代匠人高超的技艺水平。雕塑的主要成分为硅酸盐及铁合金等，下列说法错误的是
A．硅酸盐雕塑佛像历经千年依然身形完好，这是由硅酸盐材料中硅氧四面体的特殊结构决定的
B．铁佛寺雕塑主要成分为铁合金，合金的熔点一般比各成分金属低
C．雕塑彩绘颜料都是以天然的矿物质手工加工而成，历经千年仍然色彩艳丽，其中用到的红色矿物颜料成分主要是硫化汞，常温下容易被空气中的氧气氧化
D．玻璃、陶瓷、水泥等硅酸盐材料属于传统无机非金属材料
【解题通法】CO与CO2的比较
CO
CO2
物理性质
无色无味气体，密度比空气小，难溶于水
无色无味气体，密度比空气大，可溶于水(溶解度小)
毒性
有毒(易结合血红蛋白)
无毒(温室效应)
化学性质
还原性
可燃性、还原氧化铁
无(灭火)
氧化性
—
①与炽热炭反应②Mg在CO2中燃烧
与水反应
无
CO2＋H2OH2CO3
与碱反应(石灰水)
无
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2)
用途
燃料；冶炼金属
灭火；制汽水；植物肥料；化工原料等
【易错警示】
(1)一般情况下，非金属单质为绝缘体，但石墨为导体、硅为半导体。
(2)非金属单质一般不与酸反应，但Si既能与NaOH溶液反应又能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
(3)SiO2既能与酸(HF)反应，又能与碱(NaOH)反应，但SiO2不是两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物。
(4)SiO2能与氢氟酸反应，故不能用玻璃容器盛放氢氟酸，可以用氢氟酸刻蚀玻璃。
(5)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。
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
材料类型
性能
用途
碳纳米管
比表面积大，高强度，优良的电学性能
生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯
电阻率低，热导率高，具有很高的强度
用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等
【解题通法】硅酸盐氧化物形式的表示模板
①氧化物的一般书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。
②氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。
③当计量数配置出现分数时一般应化为整数。如正长石：KAlSi3O8，将eq \f(1,2)K2O·eq \f(1,2)Al2O3·3SiO2，写成K2O·Al2O3·6SiO2，但原子个数比不变。
【解题通法】CO2与碱反应产物的定量判断
CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时一定要注意CO2与碱之间量的关系。
以CO2与NaOH溶液反应为例：
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
CO2＋NaOH===NaHCO3
当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：
A．九霄环佩木古
B．河姆渡出土陶灶
C．云龙纹丝绸
D．曾侯乙青铜编钟
物品
选项
A．力箭一号T700的碳纤维材料壳体
B．宇航服使用的聚酯纤维
物品
选项
C．星地量子通信使用的光纤材料
D．华为自主研发的麒麟芯片