2027高考化学一轮复习练习含答案 课时作业23 碳、硅 无机非金属材料（教用）

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选择题：1∼12题，每小题3分，共36分。
基础达标练
1．（2025·河北石家庄期中）某科研团队合成了两种芳香性环型碳(C10和C14)，为碳材料家族又添两位新成员，研究表明C10和C14具有很高的反应活性。下列说法正确的是（ ）
A. C10和石墨均属于单质
B. C14和CO均属于化合物
C. C10和C14之间的转化属于物理变化
D. C10和C14比石墨稳定
【答案】A
【解析】C14为单质，B错误；C10、C14之间的转化属于化学变化，C错误；由C10、C14具有很高的反应活性可知，C10、C14极不稳定，而石墨非常稳定，D错误。
2．（2025·广东梅州期末）广东省是我国对外交流的重要省份之一，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐材料制成的是（ ）
A. 南宋鎏金银饰品B. 铜镀金钟座
C. 西周铜盉D. 战国青釉陶罐
【答案】D
【解析】南宋鎏金银饰品中含有银单质，属于金属材料，A错误；铜镀金钟座中含有铜单质，属于金属材料，B错误；西周铜盉为青铜器，主要成分为铜合金，属于金属材料，C错误。
3．（2026·安徽合肥联考）春晚舞台上机器人带来的扭秧歌表演令人耳目一新。下列说法正确的是（ ）
A. 制造机器人外壳的塑料属于无机金属材料
B. 芯片是机器人的大脑，主要成分是SiO2
C. 触觉传感器压电陶瓷属于新型无机非金属材料
D. 肢体部分使用的碳纤维材料属于有机高分子材料
【答案】C
【解析】制造机器人外壳的塑料是有机高分子材料，A错误;芯片的主要成分是Si，B错误；碳纤维是无机材料,D错误。
4．（2025·安徽芜湖期中）化学与生产、生活密切相关。下列说法错误的是（ ）
A. 氮化硅、碳纳米管、石墨烯均属于新型无机非金属材料
B. 新型陶瓷碳化硅具有优异的高温抗氧化性能，也可作耐高温半导体材料
C. 航天服的“连续纤维增韧”航空材料，使用的陶瓷和碳纤维属于合成有机高分子材料
D. 现代AI依赖的算力源自硅基半导体，而二氧化硅制成的光纤承担全球AI数据交换
【答案】C
【解析】陶瓷属于无机非金属材料，碳纤维是无机材料，均不属于合成有机高分子材料，C错误。
5．下列说法正确的是（ ）
A. 硅胶常用作干燥剂
B. 由SiO2+Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑ 可知，硅酸的酸性比碳酸的酸性强
C. SiO2不能与HNO3、H2SO4等所有的酸反应
D. CO2与SiO2均是酸性氧化物，溶于水均可得到相应的酸
【答案】A
【解析】酸性的强弱要在没有外界条件干扰化学反应时才能比较，本题中是在高温条件下发生的化学反应，且不是在水溶液中进行，所以不能说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强，B错误；SiO2能与氢氟酸反应，C错误；二氧化硅是酸性氧化物，但二氧化硅不溶于水，D错误。
6．碳、硅的单质及其化合物在人类进步和社会发展中发挥着重要作用。下列叙述正确的是（ ）
A. 硅元素在自然界中主要以游离态存在
B. 硅单质可以制成芯片、硅太阳能电池、光导纤维
C. 富勒烯、石墨烯均属于有机高分子材料
D. 高温下，SiO2能分别与C、CaCO3、Na2CO3发生反应
【答案】D
【解析】硅元素在自然界中主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，A错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，B错误；富勒烯、石墨烯均是无机非金属材料，不是有机高分子材料，C错误。
7．（2025·辽宁大连期中）下列关于无机非金属材料的说法正确的是（ ）
A. 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇碱会“断路”
B. 电脑芯片的主要成分和石英玻璃的主要成分相同
C. 陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
D. C60是富勒烯的代表物，C60和​12C同属碳元素的同位素
【答案】C
【解析】光导纤维的主要成分是二氧化硅，A错误；电脑芯片的主要成分是硅单质，石英玻璃的主要成分为SiO2，B错误；陶瓷中含SiO2，SiO2能与氢氟酸反应，因此不能盛装氢氟酸，C正确；C60是碳单质，C60与​12C不互为同位素，D错误。
8．（2025·江西景德镇三模）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞美越窑秘色青瓷的诗句。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. 越窑青瓷的性质稳定、熔点较高
【答案】D
【解析】青瓷的“翠色”主要来源于釉料中的铁元素，在高温还原气氛下，Fe3+被还原为Fe2+，呈现青色，而氧化铜为黑色，A错误；制陶瓷的主要原料是黏土，纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料，B错误；陶瓷烧制过程中，黏土中的矿物质（如高岭石）在高温下发生脱水、分解及重结晶等化学变化，形成硅酸盐结构，并非仅发生了物理变化，C错误；陶瓷制品一般性质稳定，熔点较高，D正确。
9．古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2O6)。下列说法错误的是（ ）
A. 硅酸铜钡是一种硅酸盐
B. 硅酸铜钡性质稳定，不易脱色
C. 水晶、玛瑙的主要成分也是硅酸盐
D. 制造陶瓷的原材料也可用于制造水泥
【答案】C
【解析】水晶、玛瑙的主要成分是二氧化硅，C错误。
能力强化练
10．（2026·安徽芜湖一中模拟）工业制备高纯硅的主要过程如下：石英砂焦炭1800∼2000℃ 粗硅HCl300℃SiHCl3H21100℃ 高纯硅。已知:SiHCl3遇潮会发烟。下列说法正确的是（ ）
A. 制备粗硅的化学方程式为SiO2+C1800∼2000℃Si+CO2↑
B. 光导纤维的主要成分为高纯硅
C. 1mlSi中含Si—Si的数目约为4×6.02×1023
D. 原料气HCl要充分干燥，去除水蒸气
【答案】D
【解析】制备粗硅的化学方程式为SiO2+2C1800∼2000℃Si+2CO↑ ,A错误；光导纤维的主要成分为二氧化硅，B错误；在晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成三维骨架结构，因此1mlSi中含Si—Si的数目约为2×6.02×1023,C错误；由已知信息知，SiHCl3遇潮会发烟，故原料气HCl要充分干燥，去除H2O(g),D正确。
11．（2025·湖北襄阳联考）二氧化硅广泛存在于自然界中，在日常生活、生产、科研及新型材料等方面有着重要的用途。a～e是对反应①～⑤中SiO2所表现的化学性质或作用进行判断，其中正确的是（ ）
①SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
②SiO2+2C高温Si+2CO↑
③SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
④Na2CO3+SiO2高温Na2SiO3+CO2↑
⑤SiO2+3C高温SiC+2CO↑
a.反应①中SiO2作为玻璃的成分被消耗，用于刻蚀玻璃
b.反应②中SiO2表现出氧化性
c.反应③中SiO2表现了酸性氧化物的通性
d.反应④符合用难挥发性的酸酐制取易挥发性的酸酐
e.反应⑤中SiO2未参加氧化还原反应
A. aceB. bdeC. cdeD. ab
【答案】B
【解析】通常用氢氟酸来刻蚀玻璃，a错误；反应②中Si元素化合价降低，SiO2表现出氧化性，b正确；反应③是SiO2的特性，没有表现出酸性氧化物的通性，c错误；反应④是复分解反应，符合用难挥发的二氧化硅制取易挥发的二氧化碳，d正确；反应⑤中SiO2中各元素的化合价没有改变，e正确。故选B。
12．（2025·山西吕梁三模）下列除标注出的物质外，其余物质均含有同一种元素，它们在一定条件下的转化关系如图所示，Q为单质。下列说法正确的是（ ）
A. 图中涉及的反应均为非氧化还原反应
B. T的溶液可用作木材防火剂
C. 纯净的Q可用于制作光导纤维
D. M既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以M是两性物质
【答案】B
【解析】M在高温条件下与CaCO3、Na2CO3反应能生成CO2，与CaO反应生成R，与C反应生成CO和N，结合原子守恒，推断M为SiO2。N与Cl2在高温条件下生成P，P与H2在高温条件下生成Q（单质）和HCl，推断N为Si（粗硅），P为SiCl4，Q为Si（纯硅）。M与Na2CO3反应生成CO2和T，T为Na2SiO3；M与CaCO3反应生成CO2和R，R为CaSiO3。在高温条件下，Si与Cl2反应生成SiCl4，SiCl4与H2反应生成Si和HCl，这两个反应中Si、Cl、H元素化合价均发生变化，属于氧化还原反应，A错误；T为Na2SiO3，其水溶液俗称水玻璃，可用作木材防火剂，B正确；光导纤维的主要成分是SiO2，C错误；M为SiO2，SiO2与NaOH反应生成盐和水，与HF反应生成SiF4和H2O，SiO2是酸性氧化物，D错误。
13．（14分）非金属材料及其化合物是无机非金属材料的主要成分，硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳质量的90%以上。
Ⅰ.
（1） 计算机芯片和太阳能电池的主要成分是_ _ _ _ _ _ （填化学式，下同）；光导纤维的主要成分是_ _ _ _ _ _ _ _ ；工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，其原理为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填化学方程式）。
Ⅱ.高纯硅的制备方法：
已知：SiCl4的熔点为−70℃，沸点为57.6℃，在潮湿的空气中与水发生反应而变质，反应中有HCl生成。该同学设计了如图装置制取高纯硅（装置中的热源及夹持装置均已略去）。
（2） 已知：步骤①中生成的另一产物为CO。写出步骤①中反应的化学方程式：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 装置A中发生反应的离子方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 为防止空气污染，含有SiCl4的尾气可通入盛有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填试剂名称）的烧杯中。
（5） 同学甲认为用该装置进行实验，可能会导致实验失败，为保证制备纯硅实验的成功，你认为该装置应进行改进的措施是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） Si；SiO2；4HF+SiO2SiF4↑+2H2O
（2） 2C+SiO2高温Si+2CO↑
（3） Zn+2H+Zn2++H2↑
（4） 氢氧化钠溶液
（5） 在装置A与装置B之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶（或碱石灰的干燥管）
【解析】
（4） SiCl4在潮湿的空气中能与水发生反应生成氯化氢和硅酸，所以为防止空气污染，含有SiCl4的尾气可通入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中。