高考化学一轮复习-碳、硅及无机非金属材料（举一反三讲义）（解析版）

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）（解析版），共29页。学案主要包含了靶向突破等内容，欢迎下载使用。
目录
一、题型精讲TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc11782" 题型01 考查碳及其化合物 PAGEREF _Tc11782 \h 1
\l "_Tc26556" 题型02 考查硅及其化合物性质 PAGEREF _Tc26556 \h 3
\l "_Tc18941" 题型03 考查传统硅酸盐材料 PAGEREF _Tc18941 \h 6
\l "_Tc16642" 题型04 考查新型无机非金属材料 PAGEREF _Tc16642 \h 8
\l "_Tc24263" 题型05 考查硅酸和硅酸盐 PAGEREF _Tc24263 \h 11
\l "_Tc10348" 题型06 考查硅的性质及高纯硅的制法 PAGEREF _Tc10348 \h 14
\l "_Tc8274" 题型07 考查二氧化碳的性质及其应用 PAGEREF _Tc8274 \h 16
二、靶向突破
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
【答案】C
【解析】CO2中C元素的化合价为＋4价，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，阳极为失电子的氧化反应，故C错误。
【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
【答案】D
【解析】CO2是导致温室效应的主要气体，A错误；CO和CO2组成元素相同，但它们分子组成不同，化学性质不相同，B错误；单质是指只含有一种元素的纯净物，故金刚石、石墨是碳的单质，C60也是碳的单质，C错误；在高温条件下，碳能使CO2转变成CO，CO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO，D正确。
【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：C60H>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
【答案】B
【解析】电负性：Cl>H>Si，Si-H中，电子对偏向于H，则SiHCl3中Si为+4价，根据方程式：Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(l)+H2，转移了4个电子，故生成1mlH2，转移的电子数为4ml，A错误；在该反应中HCl是氧化剂，在参加反应的3个H中，1个化合价降低到-1价，2个化合价降低到0价；Si化合价由0升高到+4价，做还原剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1，B正确；SiHCl3水解的化学方程式为：，SiHCl3在足量NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl、和H2O，C错误；上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，，正向是熵减反应，，则该反应自发进行需，可知需要在低温条件下，D错误；故选B。
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
【答案】A
【解析】电负性，可知SiHCl3中Si显+4价，反应②中每消耗1 ml Si转移电子的物质的量为4ml，转移电子数为，故A正确；反应①中二氧化硅和焦炭反应生成的是粗Si和CO，故B错误；晶体Si中，每个Si原子与周围4个Si原子形成4个共价键，所以1 ml晶体硅中含共价键数为，故C错误；未标注标准状况下，的物质的量不一定是1ml，故D错误；故选A。
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
【答案】A
【分析】分析含Al或含Si物质可知，a为Al或Si，b为，c为，d为，e为，f为H2SiO3，g为，据此作答。
【解析】g的水溶液为的水溶液，的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂，故A正确；晶体e为晶体，晶体中每个Si原子与4个O原子形成共价键，含有，故B错误；不能一步反应生成，也不能一步反应生成，故C错误；d为，向溶液中加入足量盐酸生成的是AlCl3溶液，g为，向溶液中加入足量盐酸生成的是H2SiO3，故D错误；故选A。
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
【答案】C
【解析】硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点，这是由于硅氧四面体的特殊结构决定的，故A正确；合金的熔点一般比各成分金属低，故B正确；雕塑彩绘颜料历经千年仍然色彩艳丽，红色矿物颜料成分主要是硫化汞，说明常温下不易被氧气氧化，故C错误；玻璃、陶瓷、水泥主要成分是硅酸盐，属于传统无机非金属材料，故D正确；
选C。
【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