新高考化学一轮考点复习第4章 第4讲 碳、硅及无机非金属材料 讲义 （含答案解析）

这是一份新高考化学一轮考点复习第4章 第4讲 碳、硅及无机非金属材料 讲义 （含答案解析），共35页。
(一)硅
1．硅元素的存在及理化性质
2．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅
(1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段
注意
①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2
②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅
(2)工业制备高纯硅的原理
3．硅主要的用途
高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料
注意
(1)硅单质的特性
①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力
③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
(2)硅与NaOH溶液的反应本质
在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2：Si＋3H2O===H2SiO3＋2H2↑；然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和数目时，应表示为：
(二)二氧化硅(SiO2)
1. SiO2结构及性质
注意
①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大)
②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶
③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体
2．二氧化硅的用途
①沙子是基本的建筑材料
②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维
③石英和玛瑙制作饰物和工艺品
④实验室中使用石英坩埚
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤SiO2用于制备硅
= 6 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑥SiO2用于制造各种玻璃制品
(三)硅酸(H2SiO3) 原硅酸(H4SiO4)
1．硅酸的性质及用途
2．硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸
注意
①SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3?
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl
②设计一个实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？
实验过程
向Na2SiO3溶液中通入CO2气体
实验装置图
实验现象
有白色胶状沉淀物生成
实验结论
硅酸的酸性比碳酸弱
化学方程式
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③含硅化合物的特殊性
a．SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3
b．酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
c．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水
d．因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓ ＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑也能发生
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3
【逐点训练1】
1．下列关于硅的说法不正确的是( )
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
2．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑，②Si(粗)＋2Cl2SiCl4
③SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl，关于上述反应的叙述不正确的是( )
A．①③是置换反应，②是化合反应
B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅
C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 ml电子
D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅
3．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是( )
A．①②③均属于氧化还原反应 B．氢气和氯化氢均可循环利用
C．二氧化硅是一种坚硬难熔的固体 D．三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g
4. 工业制备高纯硅的主要过程如图所示：
已知石英晶体部分结构如图。下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应体现了C元素的非金属性比强
B．石英晶体中不存在SiO2分子
C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D．流程中HCl、H2可以循环使用
5. 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制品的主要原料。已知多晶硅第三代工业制取流程如图所示。已知：SiHCl3遇水剧烈水解。下列说法错误的是( )
A．Y、Z分别为H2、Cl2
B．制取粗硅的反应为：SiO2+CSi(粗)+CO2↑
C．制备高纯多晶硅的反应为：SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl
D．为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行
6．实验室用H2还原SiHCl3(沸点：31.85 ℃)制备高纯硅的装置如图所示(夹持装置和尾气处理装置略去)，下列说法正确的是( )
A．装置Ⅱ、Ⅲ中依次盛装的是浓硫酸、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、双氧水、KSCN溶液
D．该实验中制备氢气的装置也可用于饱和食盐水与电石反应制备乙炔
7．近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料——Si24。下列相关说法正确的是( )
A．Si24是一种新型化合物 B．Si24是硅的一种同素异形体
C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气 D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同
8．常温下，下列各组物质不发生反应的是( )
①硅与NaOH溶液 ②硅与盐酸 ③硅与氢氟酸
④二氧化硅与碳酸钠 ⑤二氧化硅与NaOH溶液 ⑥二氧化硅与浓硝酸
①②④ B．③④⑥ C．②⑤⑥ D．②④⑥
9.(2024•河南省许昌市检测)二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。
回答下面问题：
(1)碳元素和硅元素都位于周期表的 族，非金属性较强的是 (填元素符号)。工业上制备粗硅的反应：SiO2+2CSi+2CO↑，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱 (填“是”或“否”)。
(2)NaOH溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因 (用化学方程式表示，下同)，利用HF溶液可以在玻璃表面上写字作画，原因是 。制玻璃的原材料是石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)和大理石(CaCO3)，写出制玻璃时发生反应的化学方程式 、 。SiC是一种新型无机非金属材料，半导体领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC属于 (填“离子”或“共价”)化合物。
10. (2024•·陕西省安康市高新中学质检)硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是 (填化学式，下同)，光导纤维的主要成分是 。
(2)工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为 。
(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，进一步脱水处理可得到硅胶，写出水玻璃和盐酸反应的离子方程式： 。
(4)高纯度单晶硅可以按下列方法制备：SiO2Si(粗) SiHCl3Si(纯)。写出步骤①的化学方程式： 。该反应中C作 剂，此方程式能否说明非金属性：C>Si 。若要证明C和Si的非金属性强弱，请设计实验并预测实验现象 。
考点二 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)存在形式：自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯(C60)，它们互为同素异形体
(2)金刚石、石墨、足球烯(C60)空间结构及物理性质
注意
①碳单质的结构不同导致物理性质不同，但化学性质相似
②同素异形体之间的转化是化学变化，但不是氧化还原反应
(2)主要化学性质——还原性
2．碳酸的正盐和酸式盐的比较
3．碳的氧化物(CO、CO2)的比较
4．CO2和SiO2的比较
5．H2CO3与H2SiO3性质的比较
【逐点训练2】
1．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是( )
A．石墨烯具有良好的导电性
B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体
C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜
D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同
2．下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是( )
A．都是共价化合物 B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应
C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸 D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨
3．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是( )
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
4．向下列饱和溶液中通入过量的CO2气体，最后肯定有沉淀生成的是( )
①Ca(OH)2 ②CaCl2 ③Na2CO3 ④Ca(ClO)2 ⑤NaAlO2
A．①③④ B．③ C．③⑤ D．②③⑤
5．灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是( )
A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯
B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水
C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种
D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的
6．如图是碳循环中的一部分。以下对该图示的理解不正确的是( )
A．倡导“低碳生活、减少CO2的排放”的思想主要涉及反应①
B．反应②是在植物体内完成的
C．反应③是造成大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因
D．反应④⑥是人为缓解温室效应的措施
7．如何解决好碳排放问题是关系到人类可持续发展的重大课题之一。目前，采用较多的方法是对二氧化碳进行捕集封存和富集再利用。下列与二氧化碳有关的叙述正确的是( )
A.CO2是形成酸雨的主要物质
B．CO2导致温室效应，是一种大气污染物
C．CO2(g)＋C(s)eq \(=====,\s\up7(高温))2CO(g) ΔH＞0，高温有利于该反应自发进行
D．实验室常用大理石与稀盐酸或稀硫酸反应制取二氧化碳
8. 中国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，关于碳及其化合物，下列说法不正确的是( )
A．金刚石和石墨是碳的两种不同的单质，二者互称同素异形体
B．在100KPa时，1ml石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，故金刚石比石墨稳定
C．考古时常用于测定文物年代的是碳元素的一种核素146C中，中子数为8
D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键
9. 利用N(C2H5)3捕获CO2并在纳米金催化剂作用下在较低温度下转化为甲酸，为实现“碳达峰、碳中和”提供了新路径，转化过程如图所示，下列说法错误的是( )。
A．N(C2H5)3可与HCl反应生成盐
B．CO2加氢合成甲酸，符合绿色化学思想
C．1 ml CO2完全转化为甲酸，转移电子数为4NA
D．纳米金催化剂降低了反应的活化能
考点三 无机非金属材料
1．无机非金属材料
(1)元素组成：无机非金属材料一般含有硅、氧元素
(2)特点：具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能
(3)物质组成：传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥
2．硅酸盐
(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分
(2)性质：硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水
(3)硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。其结构示意图为
(4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成
表示顺序是：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水，但化学式前面的系数不能为分数
例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4表示：2MgO·SiO2
高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 正长石KAlSi3O8表示：K2O·Al2O3·6SiO2
钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3
(1)俗名：泡花碱，水溶液俗称水玻璃
(2)物理性质：白色固体，可溶于水
(3)化学性质
①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
(4)用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂
4．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料
5．新型陶瓷
(1)新型陶瓷的特点：新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能
(2)新型陶瓷的种类与用途
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①碳化硅(SiC)：俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②高温结构陶瓷：高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③压电陶瓷：压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④透明陶瓷：透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤超导陶瓷：超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域
6．碳纳米材料：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料
(1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等
(2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景
常见的碳纳米材料
【逐点训练3】
(2024•江西省部分学校高三二轮复习联考验收)“挖掘文物价值，讲好中国故事”。下列文物中主要成分属于硅酸盐的是( )
“嫦娥五号”带回了月壤样品，将月壤进行20倍放大后能明显看到褐色的玻璃状物质。下列有关玻璃的说法中正确的是( )
A．普通玻璃的原料是烧碱、石英砂、石灰石
B．普通玻璃和石英玻璃都属于硅酸盐产品
C．制备普通玻璃时的反应之一为Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3
D．普通玻璃用于镶嵌建筑物的门窗、墙面，但其不具有保温和防辐射等特征
3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是( )
A．这是一种矿物胶，既不易燃烧也不易腐蚀
B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料
C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧
D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质
4．下列关于材料的叙述中正确的是( )
A．氮化硅陶瓷耐高温，可用来制造汽车发动机
B．钢化玻璃属于新型无机非金属材料
C．水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料都不溶于水，所以硅酸盐都不溶于水
D．新型陶瓷材料种类很多，但是都属于硅酸盐
5．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( )
A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料
B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差
C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点
D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同
6．水玻璃(Na2SiO3溶液)广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰(SiO2：65%～70%、C：30%～35%)制取水玻璃的工艺流程，下列说法正确的是( )
A．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值
B．操作A与操作B完全相同
C．该流程中硅元素的化合价发生改变
D．反应器中发生的反应为氧化还原反应
7．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22(OH)2。青石棉用稀HNO3溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是( )
A．青石棉是一种硅酸盐材料 B．青石棉溶于足量的硝酸得到澄清溶液
C．青石棉的化学组成可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O D．1 ml青石棉能使1 ml HNO3被还原
8．科学家发现了纯碳新材料“碳纳米泡沫”，每个泡沫含有约4 000个碳原子，直径约6～9 nm，在低于－183 ℃时，泡沫具有永久磁性。下列叙述错误的是( )
A．“碳纳米泡沫”与石墨互为同素异形体
B．把“碳纳米泡沫”分散到适当的溶剂中能产生丁达尔效应
C．“碳纳米泡沫”是一种新型的碳单质
D．“碳纳米泡沫”和金刚石的性质相同
9. (2024·天津河北市一模)氮化硅(Si3N4)因其在高温和高频条件下的优异性能，成为现代微电子领域的重要材料。工业上用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备SiN4的操作流程如下(已知：粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物；常温下Si3N4除与氢氟酸反应外不与其他酸反应)，下列叙述不正确的是
A．“还原”时焦炭主要被氧化为CO2
B．“高温氮化”反应的化学方程式为：3Si+2N2Si3N4
C．“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
10. (2024•河南省濮阳市第三次联考)氮化硅常用于制造耐高温管、切削工具。某小组以石英砂为原料制备氮化硅的微型流程如图1所示：
下列叙述正确的是( )
A．反应①的氧化产物为CO2
B．粗硅中可能含有金刚砂
C．反应③中的NH3可通过加热NH4Cl制备
D．反应③的尾气可用图2所示装置吸收
1．(2024·浙江1月卷)根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化，下列推测不合理的是( )
2．(2023•辽宁省选择性考试)下列有关物质的工业制备反应错误的是( )
A．合成氨：N2+3H22NH3B．制HCl：H2+Cl22HCl
C．制粗硅：SiO2+2CSi+2COD．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑
3．(2023•湖南卷)中华文化源远流长，化学与文化传承密不可分。下列说法错误的是( )
A．青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金
B．长沙走马楼出土的竹木简牍主要成分是纤维素
C．蔡伦采用碱液蒸煮制浆法造纸，该过程不涉及化学变化
D．铜官窑彩瓷是以黏土为主要原料，经高温烧结而成
4．(2022·浙江省1月选考)关于反应4CO2+SiH44CO+2H2O+SiO2，下列说法正确的是( )
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1mlSiO2时，转移8ml电子
5．(2022•福建卷)福建多个科研机构经过长期联合研究发现，使用C60和改性的Cu基催化剂，可打通从合成气经草酸二甲酯常压催化加氢制备乙二醇的技术难关。下列说法正确的是( )
A．草酸属于无机物B．C60与石墨互为同分异构体
C．Cu属于过渡元素D．催化剂通过降低焓变加快反应速率
6．(2022•江苏卷)周期表中ⅣA族元素及其化合物应用广泛，甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·ml-l)，是常见燃料；Si、Ge是重要的半导体材料，硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF，弱酸)反应生成H2SiF6 (H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF62-)；1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅—锗；下列化学反应表示正确的是( )
A．SiO2与HF溶液反应：SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O
B．高温下H2还原GeS2：GeS2+2H2=Ge+2H2S
C．铅蓄电池放电时的正极反应：Pb+SO42--2e-=PbSO4
D．甲烷的燃烧：CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝890.3kJ·ml−1
7．(2022•河北省选择性考试)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．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
8．(2022•河北省选择性考试)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．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
9．(2022•广东选择性考试)广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是( )
10．(2021•全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( )
A．将重质油裂解为轻质油作为燃料
B．大规模开采可燃冰作为新能源
C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D．研发催化剂将CO2还原为甲醇
11．(2021•海南选择性考试) 2020年9月22日，中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳中和。下列措施不利于大气中CO2减少的是( )
A．用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥
B．大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源
C．大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情
D．通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2
12．(2021•山东卷)有利于实现“碳达峰、碳中和”的是( )
A．风能发电 B．粮食酿酒C．燃煤脱硫D．石油裂化
13．(2021•湖北选择性考试，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
14．(2021·浙江省1月选考)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图)，其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体，化学组成可表示为Ma[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O(M代表金属离子)。
下列推测不正确的是( )
A．常采用水玻璃、偏铝酸钠在强酸溶液中反应后结晶制得分子筛
B．若a=x/2，则M为二价阳离子
C．调节y/x(硅铝比)的值，可以改变分子筛骨架的热稳定性
D．分子筛中的笼状空穴和通道，可用于筛分分子
15．(2020·浙江省7月选考)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( )
A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4ClCaSiO3＋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
16．(2019·浙江省4月选考)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( )
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．海水呈弱酸性，大气中CO2浓度增加，会导致海水中CO浓度增大
17．(2019·北京卷)下列我国科研成果所涉及材料中，主要成分为同主族元素形成的无机非金属材料的是( )
18．(2019·全国卷Ⅰ)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．“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，由黏土经高温烧制而成
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
19．(2023•山东卷)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，易水解。实验室根据反应Si+3HClSiHCl3+H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为 ；判断制备反应结束的实验现象是 。图示装置存在的两处缺陷是 。
(2)已知电负性Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓溶液中发生反应的化学方程式为 。
(3)采用如下方法测定溶有少量的SiHCl3纯度。
m1g样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：① ，② (填操作名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次为 (填标号)。测得样品纯度为 (用含m1、m2的代数式表示)。
答案及解析
【逐点训练1】
1．C。解析：用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被还原。
2．D。解析：在氧化还原反应中，还原剂的还原性比还原产物的还原性强，B正确；根据元素化合价的变化，每消耗或生成28 g(1 ml)硅，均转移4 ml电子，C正确；题中的三个反应是在三个不同反应器中发生的，D错误。
3．D。解析：①②③反应前后元素化合价发生改变，故①②③发生的反应均是氧化还原反应，A正确；由二氧化硅制高纯硅的流程图中反应过程中生成氢气和氯化氢，同时氯化氢和氢气也作为反应物参与化学反应，故氢气和氯化氢均可循环利用，B正确；二氧化硅熔点比较高，硬度比较大，C正确；三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5 g·ml－1，D错误。
4.【答案】A
【解析】在高温下焦炭和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，粗硅和氯化氢反应生成SiHCl3，然后在高温下氢气和SiHCl3反应生成纯硅。A项，制备粗硅的反应不是在溶液中进行的置换反应，不能体现了C元素的非金属性比Si强，A错误；B项，二氧化硅是由硅原子和氧原子构成的，不存在分子，因此石英晶体中不存在SiO2分子，B正确；C项，高温下水蒸气能和焦炭反应，氢气和氧气容易发生爆炸，所以原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C正确；D项，流程中第二步反应产生氢气，第三步反应产生氯化氢，因此HCl、H2可以循环使用，D正确；故选A。
5.【答案】B
【解析】电解饱和NaCl溶液，反应产生NaOH、H2、Cl2，X是NaOH，H2、Cl2点燃生成HCl，焦炭与石英在高温下反应产生粗Si和CO，HCl与粗硅反应产生SiHCl3和少量SiCl4，SiHCl3和SiCl4是沸点不同的混合物，经分馏分离提纯得到SiHCl3，SiHCl3和H2在加热条件下反应产生多晶硅和HCl，所以Y是H2，Z是Cl2。A项，由分析得，Y是H2，Z是Cl2，A正确；B项，制取粗硅是焦炭与石英在高温下反应产生粗Si和CO，反应方程式为：SiO2+2CSi(粗)+2CO↑，B错误；C项，制备高纯多晶硅是SiHCl3和H2在加热条件下反应产生多晶硅和HCl，反应方程式为：SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl，C正确；D项，已知SiHCl3遇水剧烈水解，且H2是可燃气体，因此为防止SiHCl3水解而损失及氢气燃炸，“还原”步骤在无水、无氧条件下进行，D正确；故选B。
6．C。解析：制备高纯硅的反应为H2＋SiHCl3eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋3HCl，此反应应在装置Ⅳ中进行。装置Ⅰ的目的是制取氢气，氢气中含有水蒸气，对后续实验产生干扰，必须除去，因此装置Ⅱ的目的是除去氢气中的水蒸气，即装置Ⅱ中盛放浓硫酸；装置Ⅲ的目的是使SiHCl3汽化，与氢气充分混合，因此应在热水浴中加热，A项错误；实验时应先打开活塞K，通入氢气，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，B项不正确；硅不能与盐酸反应，铁与盐酸反应生成Fe2＋，Fe2＋被H2O2氧化成Fe3＋，遇KSCN溶液变红，可以鉴定制得的硅中是否含有铁单质，C项正确；饱和食盐水与电石反应制备乙炔，反应迅速放出大量热且生成微溶的氢氧化钙，因此不能用启普发生器进行实验，D项错误。
7．B。解析：Si24是一种单质，A项错误；Si24是硅的一种同素异形体，B项正确；硅不与稀硫酸反应，C项错误；硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，D项错误。
8．D。解析：常温下，能发生反应①Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，③Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，⑤SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
9.【答案】(1) IVA C 否
(2) 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ 共价
【解析】(1)C与Si属于同一主族，C与Si的最外层电子数都是4，所以碳元素和硅元素都位于周期表的ⅣA族；同主族从上至下，元素的非金属性逐渐减弱，所以非金属性C>Si；工业上制备粗硅的反应不能比较出碳和硅元素的非金属性强弱，因为该反应产生的CO是气体，CO离开体系后，反应持续正向进行；(2)玻璃中的成分SiO2能和NaOH发生反应，产生具有粘性的硅酸钠，玻璃塞粘在瓶口不能被打开，其反应原理是2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O；SiO2能和HF反应，所以用氢氟酸溶液可以在玻璃表面写字，即反应方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；SiO2能和Na2CO3反应产生Na2SiO3，也能和CaCO3反应产生CaSiO3，所以制玻璃反应方程式分别为Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；SiC是两种不同的非金属元素用共价键构成的共价化合物。
10.【答案】(1) Si SiO2
(2)SiO2+4HF＝SiF4+2H2O
(3)2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体)
(4) SiO2+2CSi+2CO↑ 还原 不能 将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀
【解析】(1)可用于制作计算机芯片和太阳能电池的是Si，光导纤维的主要成分是SiO2。(2)二氧化硅能和氢氟酸反应生成四氟化硅和水，工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃，该反应的化学方程式为SiO2+4HF＝SiF4+2H2O。(3)工业上可利用水玻璃和盐酸反应制备硅酸凝胶，反应的离子方程式为2H＋+ SiO32-＝H2SiO3(胶体)。(4)步骤①是高温下二氧化硅和焦炭反应生成硅和CO，反应的化学方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，该反应中C失去电子，作还原剂，该反应不是在溶液中进行的置换反应，此方程式不能说明非金属性C＞Si。将二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中产生硅酸沉淀，可证明C的非金属性强于Si。
【逐点训练2】
1．D。解析：石墨烯和铜有着一样出色的导电性，因此具有良好的导电性，A正确；题述三种物质均为碳的单质，与金刚石互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可以容纳H2分子，则石墨炔是理想的H2提纯薄膜，C正确；题述三种物质都是碳的单质，在加热条件与浓硫酸都能发生反应，且反应产物相同，D错误。
2．C。解析：SiO2和CO2都是共价化合物，A正确；都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确。
3．B。解析：酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性强弱，故A错误；CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，反应方程式是Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，反应原理是强酸制弱酸，说明碳酸比硅酸酸性强，故B正确；比较强酸制取弱酸是在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能比较酸性强弱，故C错误；HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，无法确定碳酸与硅酸酸性的强弱，故D错误。
4．C。解析：①向Ca(OH)2饱和溶液中通入过量的CO2气体会生成易溶于水的Ca(HCO3)2，最后没有沉淀生成；②CaCl2与CO2气体不反应；③向Na2CO3饱和溶液中通入过量的CO2气体生成NaHCO3，NaHCO3的溶解度比Na2CO3小，且反应消耗水，最后有沉淀析出；④向Ca(ClO)2饱和溶液中通入过量的CO2气体会生成易溶于水的Ca(HCO3)2，最后没有沉淀生成；⑤向NaAlO2饱和溶液中通入过量的CO2气体生成Al(OH)3沉淀，故选③⑤。
5．D。解析：由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。A项，H2、CO不纯时加热易发生爆炸，则为了实验安全性，应先点燃①处酒精灯，排出装置中空气后点燃④处酒精灯，正确；B项，由上述分析可知，②、③、⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水，正确；C项，H2和CO均还原CuO，当黑色氧化铜变红色，只能说明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种，无法确定具体是哪种气体，正确；D项，若用碱石灰替换无水硫酸铜，碱石灰可吸收水、二氧化碳，不能检验氢气，故D错误。
6．C。解析：化石燃料燃烧生成的CO2是大气中CO2的主要来源，A项正确；植物体内的光合作用将CO2转化为葡萄糖，B项正确；导致大气中CO2浓度逐渐升高的主要原因是人为过度使用化石燃料、过度砍伐树木，C项错误；D项正确。
7．C。解析：CO2不是大气污染物，也不能形成酸雨，A、B错；C项为熵增的吸热反应，高温有利于自发进行。
8.【答案】B
【解析】A项，金刚石和石墨均是由C元素组成的不同单质，两者互为同素异形体，A正确；B项，能量越低，物质越稳定，因为在100KPa时，1ml石墨转变为金刚石要吸收1.895kJ的热量，所以可知石墨比金刚石稳定，B错误；C项，146C 的质子数为6，质量数为14，所以中子数=14-6=8，C正确；D项，CO2可引起温室效应，使全球变暖，其分子中C原子与O原子以共价双键结合，所以含极性共价键，D正确；故选B。
9.【答案】C
【解析】N(C2H5)3有碱性，可与氯化氢反应生成盐N(CH2CH3)3·HCl，A项正确；CO2加氢合成甲酸，反应的化学方程式为CO2+H2HCOOH，原子利用率为100%，符合绿色化学思想，B项正确；反应中碳元素化合价由+4降低为+2，1 ml CO2完全转化为甲酸，转移电子数为2NA，C项错误；催化剂通过降低反应活化能提高反应速率，纳米金催化剂降低了反应的活化能，D项正确。
【逐点训练3】
1.【答案】B
【解析】A项，铜铺首的主要成分是铜合金，A不符合题意；B项，罐的主要成分是陶瓷(硅酸盐)，B符合题意；C项，水晶的主要成分为SiO2，C不符合题意； D项，纸的主要成分为纤维素，D不符合题意；故选B。
2.【答案】C
【解析】制造普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石和石英砂，A项错误；石英玻璃的主要成分是二氧化硅，B项错误；制造普通玻璃的反应有Na2CO3+SiO2CO2↑+Na2SiO3，C项正确；普通玻璃具有透光、隔热、隔声、耐磨、耐气候变化的性能，有的还有保温、吸热、防辐射等特征，D项错误。
3．D。解析：水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。
4．A。解析：钢化玻璃是把普通玻璃高温软化，迅速降温获得的机械强度增大的玻璃，成分还是硅酸盐，属于传统的无机非金属材料，所以B错误；大多数硅酸盐都难溶于水，但是Na2SiO3是可溶的，所以C错误；新型陶瓷中的压电陶瓷就不属于硅酸盐，所以D错误。
5．B。解析：无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指我们常说的硅酸盐材料，包括玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷等；新型无机非金属材料是指一些新型的具有特殊结构和特殊功能的非硅酸盐型材料。新型无机非金属材料与传统无机非金属材料相比，具有许多优良性能，如耐高温、耐磨损、耐酸碱腐蚀、具有压电效应和生物功能等。
6．A。解析：A项，稻壳灰来源广泛，价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高的经济价值，正确；B项，操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不同的操作，错误；C项，二氧化硅中，硅元素的化合价是＋4价，硅酸钠中，硅元素的化合价也是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有发生改变，错误；D项，反应器中发生的反应为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，此反应没有化合价的变化，属于非氧化还原反应，错误。
7．B。解析：硅酸盐指的是硅、氧与其他元素(主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等)结合而成的化合物的总称，青石棉是一种硅酸盐材料，A正确；青石棉中硅元素以硅酸根离子的形式存在，与硝酸反应时生成硅酸，不溶于水，B错误；硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为：活泼金属氧化物，较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，C正确；青石棉中含有二价铁，根据氧化还原反应中得失电子守恒，有关系式：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O～HNO3，所以1 ml青石棉能使1 ml硝酸被还原，故D正确。
8．D。解析：“碳纳米泡沫”的粒子直径为6～9 nm，分散到适当的溶剂中形成胶体，能产生丁达尔效应，B正确；“碳纳米泡沫”和金刚石互为同素异形体，化学性质相似，物理性质不同，D错误。
9.【答案】A
【解析】石英砂为SiO2，SiO2与焦炭在高温下发生：SiO2+2CSi+2CO↑，粗硅与氮气反应生成Si3N4，还含有Fe、Cu的单质及化合物，经过酸洗而除去，得到纯净的Si3N4。A项，“还原”时焦炭主要被氧化为CO，A错误；B项，“高温氮化”反应为硅与氮气反应生成Si3N4，化学方程式为3Si+2N2Si3N4，B正确；C项，原料气可以为空气，通过灼热的铜粉除去氧气得到氮气，故“操作X”为原料气通过灼热的铜粉，C正确；D项，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的单质及化合物，Fe、Cu的单质及化合物可以与稀硝酸反应而溶解，而Si3N4与稀硝酸不反应，故“稀酸Y”可选用稀硝酸，D正确；故选A。
10.【答案】B
【解析】A项，反应①中焦炭是还原剂，被氧化，生成氧化产物CO，A错误；B项，金刚砂是SiC，焦炭与二氧化硅在高温下发生副反应生成SiC和CO，B正确；C项，加热NH4Cl分解生成NH3和HCl，两者在温度降低时又重新化合成NH4Cl，制取NH3不能通过加热NH4Cl制备，C错误；D项，反应③的尾气用图2所示装置吸收容易产生倒吸现象，D错误；故选B。
1.【答案】B
【解析】A项，较低的碳含量赋予材料更好的延展性和可塑性，A正确；B项，碳的电负性更大一些，则用碳原子取代部分硅原子，晶体硅的导电能力会下降，B错误；C项，淀粉、纤维素的主链上再接上带有强亲水基团的支链(如丙烯酸钠)，在交联剂作用下形成网状结构可以提高吸水能力，C正确；D项，在橡胶中加入硫化剂和促进剂等交联助剂，在一定的温度、压力条件下，使线型大分子转变为三维网状结构，网状结构相对线性结构具有更大的强度，D正确；故选B。
2.【答案】D
【解析】A项，工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H22NH3，A正确；B项，工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl22HCl，B正确；C项，工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO，C正确；D项，冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑，D错误；故选D。
3.【答案】C
【解析】A项，四羊方尊由青铜制成，在当时铜的冶炼方法还不成熟，铜中常含有一些杂质，因此青铜属合金范畴，A正确；B项，竹木简牍由竹子、木头等原料制成，竹子、木头的主要成分为纤维素，B正确；C项，蔡伦用碱液制浆法造纸，将原料放在碱液中蒸煮，原料在碱性环境下发生反应使原有的粗浆纤维变成细浆，该过程涉及化学变化，C错误；D项，陶瓷是利用黏土在高温下烧结定型生成硅酸铝，D正确；故选C。
4.【答案】D
【解析】A项，根据反应方程式，碳元素的化合价由+4价降为+2价，故CO为还原产物，A错误；B项，硅元素化合价由-4价升为+4价，故SiH4发生氧化反应，B错误；C项，反应中氧化剂为二氧化碳，还原剂为SiH4，，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为4：1，C错误；D项，根据反应方程式可知，Si元素的化合价由-4价升高至+4价，因此生成1mlSiO2时，转移8ml电子，D正确；故选D。
5.【答案】C
【解析】A项，草酸属于二元弱酸，即乙二酸，属于有机物，A错误；B项，C60与石墨是碳元素的不同单质，互为同素异形体，B错误； C项，Cu为ⅠB族，属于过渡元素，C正确；D项，催化剂通过降低反应的活化能加快反应速率，反应焓变不变，D错误； 故选C。
6.【答案】A
【解析】A项，由题意可知，二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸H2SiF6和水，反应的离子方程式为SiO2+6HF=2H++SiF62-+2H2O，故A正确；B项，硫化锗与氢气共热反应时，氢气与硫化锗反应生成锗和硫化氢，硫化氢高温下分解生成硫和氢气，则反应的总方程式为GeS2Ge+2S，故B错误；C项，铅蓄电池放电时，二氧化铅为正极，酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为正极反应PbO2+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，故C错误；D项，由题意可知，1ml甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ，反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝-890.3kJ·ml−1，故D错误；故选A。
7.【答案】A
【解析】A项，陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；B项，陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，C错误；C项，陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，C错误；D项，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几乎不含，D错误；故选A。
8.【答案】A
【解析】A项，陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；B项，陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，C错误；C项，陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，C错误；D项，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几乎不含，D错误；故选A。
9.【答案】C
【解析】A项，鎏金饰品是用金汞合金制成的金泥涂饰器物的表面，经过烘烤，汞蒸发而金固结于器物上的一种传统工艺，其中不含硅酸盐，故A项不符合题意；B项，蒜头纹银盒中主要成分为金属银，其中不含硅酸盐，故B项不符合题意；C项，广彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸盐产品烧制而成，其主要成分为硅酸盐，故C项符合题意；D项，铜镀金钟座是铜和金等制得而成，其中不含硅酸盐，故D项不符合题意；故选C。
10.【答案】D
【解析】A项，将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意； B项，大规模开采可燃冰做为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；C项，通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意；D项，研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇，可以减少二氧化碳的排放量，达到碳中和的目的，故D符合题意；故选D。
11.【答案】C
【解析】A项，氨水能与酸性氧化物二氧化碳反应生成碳酸铵或碳酸氢铵，则用氨水捕集废气中的二氧化碳，将其转化为氮肥有利于大气中二氧化碳的减少，故A不符合题意；B项，大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源可以减少化石能源的使用，从而减少二氧化碳气体的排放，有利于大气中二氧化碳的减少，故B不符合题意；C项，大力推广使用干冰实现人工增雨，会增加大气中二氧化碳的量，不利于大气中二氧化碳的减少，故C符合题意；D项，通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的二氧化碳有利于大气中二氧化碳的减少，故D不符合题意；故选C。
12.【答案】A
【解析】碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低；碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”，故选A。
13.【答案】A
【解析】CO2中C采用sp杂化，空间构型为直线形分子；CO2是非极性分子，A项错误；CO2在电催化下与氢气反应可以降低碳的化合价，生成一系列化合物，如CH4、CH2＝CH2、CH3OH、HCOOH等，B项正确；干冰汽化时在吸收大量热量，使水蒸气液化而增雨，C项正确；侯氏制碱法的化学反应原理是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O＝NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D项正确。
14.【答案】A
【解析】A项，偏铝酸钠在强酸性溶液中不能稳定存在容易形成Al3+，不可以利用偏铝酸钠在强酸性溶液中制备分子筛，A错误；B项，设M的化合价为m，则根据正负化合价代数和为0计算，m×+x×(-1)=0，解得m=+2，B正确；C项，调节硅铝比可以改变分子筛的空间结构，从而改变分子筛的稳定性，C正确；D项，调节硅铝比可以调节分子筛的孔径，根据分子筛孔径的大小可以筛分不同大小的分子，D正确；故选A。
15.【答案】D
【解析】将Ca3SiO5改写为氧化物形式后的化学式为：3CaO·SiO2，性质也可与Na2SiO3相比较。A项，Ca3SiO5与NH4Cl反应的方程式为：Ca3SiO5+4NH4Cl CaSiO3+2CaCl2+4NH3↑+2H2O，A正确；B项，CaO能与水反应，所以需要密封保存，B正确；C项，亚硫酸的酸性比硅酸强，当二氧化硫通入到Ca3SiO5溶液时，发生反应：3SO2+H2O+ Ca3SiO5=3 CaSO3+H2SiO3，C正确；D项，盐酸的酸性比硅酸强，当盐酸与Ca3SiO5反应时，发生反应：6HCl+ Ca3SiO5=3CaCl2+H2SiO3+2H2O，D不正确；故选D。
16.【答案】D
【解析】石灰岩的形成是CaCO3的沉积结果，海水中溶解一定量的CO2，因此CaCO3与CO2，H2O之间存在着下列平衡：CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)⇌Ca(HCO3)2(aq)。A．海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，在浅海地区，海水层压力较小，同时水温比较高，因而CO2的浓度较小，即游离的CO2增多，根据平衡移动原理，上述平衡向生成CaCO3方向移动，产生石灰石沉积，A项正确；B．与A恰恰相反，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少，B项正确；C．在深海地区中，上述平衡向右移动，且倾向很大，故溶解反应为CaCO3(s)＋H2O(l)＋CO2(aq)=Ca(HCO3)2(aq)，C项正确；D． 海水温度一定时，大气中CO2浓度增加，海水中溶解的CO2随之增大，导致CO32-转化为HCO3-，CO32-浓度降低，D项错误。故选D。
17.【答案】A
【解析】A项，碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的无机非金属材料，且碳元素与硅元素均位于元素周期表第IVA族，故A符合题意；B项，聚氨酯为有机高分子化合物，故B不符合题意；C项，碳包覆银纳米材料中银为金属元素，故C不符合题意；D项，钛合金为含有金属钛元素的合金，故D不符合题意；故选A。
18.【答案】A
【解析】“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色与氧化亚铁有关，而氧化铁显红棕色，A项错误；秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧制而成，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；陶瓷主要成分是硅酸盐，硅酸盐中硅元素化合价处于最高价，化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点，D项正确。
19.【答案】(1) 检查装置气密性 当管式炉中没有固体剩余时 C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气的装置
(2)SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O
(3) 高温灼烧 冷却 AC
【解析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后，在管式炉中和硅在高温下反应，生成三氯甲硅烷和氢气，由于三氯甲硅烷沸点为31.8℃，熔点为-126.5℃，在球形冷凝管中可冷却成液态，在装置C中收集起来，氢气则通过D装置排出同时D可处理多余吸收的氯化氢气体。(1)制备SiHCl3时，由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时候后，接通冷凝装置，加热开始反应，当管式炉中没有固体剩余时，即硅粉完全反应，SiHCl3易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置；(2)已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3中氯元素的化合价为-1，H元素的化合价为-1，硅元素化合价为+4，所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时，要发生氧化还原反应，得到氯化钠、硅酸钠和氢气，化学方程式为：SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O；(3)m1g样品经水解，干燥等预处理过程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括坩埚和干燥器，所得固体氧化物为二氧化硅，质量为m2g，则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=，样品纯度为=。
存在
硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在
物理性质
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔、沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料
化学性质
硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电子
与氟气反应
Si＋2F2===SiF4
与氢氟酸反应
Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
与NaOH溶液反应
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
与O2反应
Si＋O2SiO2
与Cl2反应
Si＋2Cl2SiCl4
与C反应
Si＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))SiC
①用碳还原二氧化硅制备粗硅
SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO↑
②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅
Si(粗)＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2eq \(=====,\s\up7(高温))Si(纯)＋4HCl
工业制备高纯硅的原理示意图
涉及的主要化学反应
①SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(1 800～2 000 ℃))Si＋2CO↑
②Si＋3HCleq \(=====,\s\up7(300 ℃))SiHCl3＋H2
③SiHCl3＋H2eq \(=====,\s\up7(1 100 ℃))Si＋3HCl
存在
SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅
物理性质
SiO2不溶于水，熔点高，硬度大
结构
SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体
①二氧化硅晶体是共价晶体，是由硅原子和氧原子构成的
②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2
③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1ml SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键
化学性质
(1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水
①SiO2与NaOH溶液反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
②SiO2与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOeq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3
(2)SiO2的弱氧化性：SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
(3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃)
物理性质
硅酸是白色胶状沉淀
化学性质
(1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色
(2)不稳定性：H2SiO3SiO2＋H2O
(3)与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
用途
硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可以用作催化剂的载体
实验过程
在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象
实验操作
实验现象
溶液变为红色
溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成
实验结论
Na2SiO3溶液呈碱性
硅酸为不溶于水的白色固体
化学方程式
Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3(胶体)＋2NaCl
金刚石
石墨
C60
空间结构
碳原子的排列方式
正四面体空间网状结构
层状结构，每层为正六边形的平面网状结构
“足球”形分子，由12个正五边形和20个正六边形排列而成
物理性质
熔点高，硬度大，不导电
熔点高，硬度小、电的良导体
不导电
用途
制造切割刀具
制造电极、铅笔芯
新型高效的催化剂，气体的贮存
可燃性
2C＋O2(不足)eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO、C＋O2(足量)eq \(=====,\s\up7(点燃))CO2
与氧化物反应
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
2C＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))H2＋CO (制取水煤气)
与强氧化性酸反应
C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
正盐(COeq \\al(2－,3))
酸式盐(HCOeq \\al(－,3))
溶解性
只有钾、钠、铵盐可溶
一般都可溶
溶解度
一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3>NaHCO3
热稳定性
正盐>酸式盐>碳酸
溶液pH
同浓度：正盐>酸式盐
相互转化
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
—
CO2＋H2OH2CO3
与碱反应
(澄清石灰水)
—
Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O(检验CO2)
相互转化
用途
用作燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
物质
比较项目
二氧化硅(SiO2)
二氧化碳(CO2)
结构
立体网状结构，不存在单个分子
存在单个CO2分子
物理性质
硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水
熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
与水反应
不反应
CO2＋H2OH2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反应
与碱反应
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2(少量)＋2NaOH===Na2CO3＋H2O
CO2(过量)＋NaOH===NaHCO3
与盐反应
与Na2CO3反应：
SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑
与Na2SiO3反应：
Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)===H2SiO3↓＋Na2CO3
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
与碱性氧化物反应
与CaO反应：SiO2＋CaOeq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3
与Na2O反应：Na2O＋CO2===Na2CO3
氧化性
2C＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑
CO2＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
物质
比较项目
H2CO3
H2SiO3
酸性
均为弱酸，且酸性：H2CO3＞H2SiO3
水溶性
能溶于水
难溶于水
稳定性
不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O
受热易分解生成SiO2和H2O
制备
CO2＋H2OH2CO3
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
转化关系
Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料
石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性
纳米碳管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
——
主要原料
石灰石和粘土
纯碱、石灰石、石英(过量)
黏土
反应原理
复杂的物理
化学变化
Na2CO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑
复杂的物理
化学变化
主要成分
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
Na2O·CaO·6SiO2
——
特性
水硬性(跟水掺和搅拌后容易凝固变硬)
非晶体，无固定熔点，在一定范围内软化可制成各种形状
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
结构特点
应用
富勒烯
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称
代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代
碳纳米管
由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径
用于生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯
只有一个碳原子直径厚度的单层石墨
应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等

A．战国透雕龙凤纹铜铺首
B．元代青花釉里红开光贴花盖罐
C．宋水晶珠串
D．清梅花图纸本页册
材料
组成和结构变化
性能变化
A
生铁
减少含碳量
延展性增强
B
晶体硅
用碳原子取代部分硅原子
导电性增强
C
纤维素
接入带有强亲水基团的支链
吸水能力提高
D
顺丁橡胶硫
疏化使其结构由线型转变为网状
强度提高
文物
选项
A．南宋鎏金饰品
B．蒜头纹银盒
C．广彩瓷咖啡杯
D．铜镀金钟座
A．4.03米大口径碳化硅反射镜
B．2022年冬奥会聚氨酯速滑服
C．能屏蔽电磁波的碳包覆银纳米线
D．“玉兔二号”钛合金筛网轮