2026版绿色通道大一轮化学 第22讲 碳、硅 无机非金属材料

大单元二元素及其化合物第五章非金属及其化合物第22讲碳、硅无机非金属材料课标解读

1.了解碳、硅及其化合物的组成和成键特点。2.了解碳、硅两种元素单质及其重要化合物的性质及应用，能用化学方程式表示其主要化学性质。3.了解无机非金属材料的组成、分类及其应用价值。CONTENTS目录页1考点2真题演练感悟高考3课时作业考点返回目录

2.CO2在自然界中的循环(1)CO2的主要来源：大量含碳燃料的燃烧。(2)自然界消耗CO2的主要反应①溶于江水、海水中：CO2＋H2O⥫⥬H2CO3；②光合作用将CO2转化为O2；③岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2。

3．硅酸(H2SiO3)4．硅酸盐——硅酸钠(1)物理性质硅酸钠是白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。(2)化学性质判断正误，错误的说明理由。(1)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。错误。12C、13C、14C是碳的三种同位素。(2)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质。错误。金刚石和石墨互为同素异形体，化学性质相似，物理性质不同。(3)Si是半导体材料，可用于制作太阳能电池。正确。(4)SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物。错误。SiO2与氢氟酸发生反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，无盐生成，故SiO2是酸性氧化物。提·关键能力考向1

碳、硅及其化合物的性质1.（2024·河北唐山联考）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(

B

)A．捕捉室中NaOH溶液喷成雾状有利于吸收CO2B．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解析

NaOH溶液喷成雾状，可增大反应物接触面积，提高CO2吸收率，A正确；环节a为Na2CO3和Ca(OH)2反应生成CaCO3，需从溶液中过滤出来再高温煅烧，故基本操作不是蒸发结晶，B错误；NaOH和CaO在流程中既有消耗，也有生成，可循环利用，C正确；Na2CO3溶液可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。2．从物质类别、元素化合价、物质所含元素在元素周期表中的位置的角度可以认识有关物质的化学性质。下列说法正确的是(

B

)A．自然界中存在游离态的硅解析

SiO2可用于制造光导纤维的原因是其导光性能好，与硬度无对应关系，A错误；硅太阳能电池工作时，利用半导体的光电效应，将光能转化为电能，与氧化还原反应无关，C错误；SiO2不能与盐酸反应，D错误。考向2

高纯硅的制备4．晶体硅是一种重要的非金属原料，由粗硅制备纯硅的主要步骤如下：

考向3

硅胶5．（2024·黑龙江牡丹江质检）硅胶吸附剂的结构示意图如图所示，常用作干燥剂。在其中添加CoCl2可使其指示吸水量的多少来决定硅胶是否失效，原理为CoCl2（蓝色）＋6H2O===CoCl2·6H2O（粉红色），失效的硅胶可加热再生，下列说法错误的是(

B

)A．当硅胶变粉红色说明硅胶失效了B．SiO2是酸性氧化物，硅胶可干燥HF和Cl2等酸性气体C．失效的硅胶再生时加热的温度不宜过高D．当硅胶遇到大量的水分子时，与硅羟基形成了过多氢键从而失去吸附力解析

二氧化硅可以和HF反应，故硅胶不能干燥HF，B错误。考点二无机非金属材料理·必备知识1．硅酸盐(1)硅酸盐是由硅、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)硅酸盐写成氧化物形式的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。如石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示为CaO·3MgO·4SiO2。

3．新型无机非金属材料(1)高温结构陶瓷，如SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。(2)碳纳米材料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。(3)特殊功能的含硅材料①碳化硅是共价晶体，具有金刚石结构，可用作磨料。②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。判断正误，错误的说明理由。(1)沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐。错误。沙子的主要成分为二氧化硅。(2)碳化硅俗称金刚砂，它可用于高温结构陶瓷的制作。正确。(3)压电陶瓷能实现机械能与电能的相互转化。正确。(4)玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品。错误。人类使用陶瓷比使用玻璃早。提·关键能力考向1

传统无机非金属材料1．（2025·八省联考四川卷）化学是新材料发展的基础，下列生产或应用中所用到的主要物质不属于无机非金属材料的是(

B

)A．芯片制造所用的硅晶片B．潜艇降噪所用的橡胶消声瓦C．耐高温陶瓷生产所用的碳化硅D．通信信号传输所用的光导纤维解析

芯片制造所用的硅晶片是单质硅，属于无机非金属材料，A不符合题意；橡胶是一种高分子有机化合物，B符合题意；碳化硅属于无机非金属材料，C不符合题意；光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于无机非金属材料，D不符合题意。2．世博会中国馆——“东方之冠”由钢筋、混凝土、7

000多块铝板和1

200多块玻璃等建成。(1)铝板易被烧碱腐蚀，玻璃易被氢氟酸腐蚀，原因分别为

2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑

、SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O（用化学方程式表示）。(4)要将NaOH高温熔化，下列坩埚中可选用的是

D

（填字母）。A．普通玻璃坩埚

B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚

D．铁坩埚解析

(4)普通玻璃坩埚和石英玻璃坩埚中的二氧化硅能够与熔融的氢氧化钠反应，故A、B不选；氧化铝能够与熔融的氢氧化钠反应，故C不选；铁与熔融的氢氧化钠不反应，故D选。

D

考向2

新型无机非金属材料3．（2024·山西大同检测）科幻电影向观众展示了太空电梯、行星发动机、超级计算机550

W等超前的科技幻想，探讨了数字生命、人工智能等科技伦理问题。它们与化学有着密切联系，下列说法不正确的是(

D

)A．我国“硅石墨烯锗高速晶体管”技术获重大突破，C、Si、Ge都是主族元素B．我国提出网络强国战略，光纤线路总长超过三千万公里，光纤的主要成分是SiO2C．新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料D．富勒烯、石墨烯都是含碳化合物解析

富勒烯和石墨烯都是碳元素的单质，故D错误。4．（2025·陕西西安联考）氮化硅可用作高温结构陶瓷复合材料，在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。由石英砂合成氮化硅粉末的路线如图所示：其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。请回答下列问题：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放，以NaOH为例，用化学方程式表示其原因：

。(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是

（填序号）。(3)在反应⑤中，3

mol

Si(NH2)4在高温下加热可得1

mol

氮化硅粉末和8

mol

A气体，则氮化硅的化学式为

。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2OSi3N4

①②真题演练感悟高考返回目录1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。2．（2024·黑吉辽卷，1）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三项归为一类的是(

A

)A．金代六曲葵花鎏金银盏B．北燕鸭形玻璃注C．汉代白玉耳杯D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐解析

A项，金代六曲葵花鎏金银盏是合金，属于金属材料；B项，北燕鸭形玻璃注是玻璃制品，属于硅酸盐材料；C项，汉代白玉耳杯是玉，属于含有微量元素的钙镁硅酸盐材料；D项，新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐是陶器，属于硅酸盐材料；A选项材质与其他三项材质不同，不能归为一类。3．（2022·河北卷，1）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MgOC．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

陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C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几乎不含，D错误。

(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为

检查装置气密性

；判断制备反应结束的实验现象是

冷凝管下端无液体滴下

。图示装置存在的两处缺陷是

C、D之间没有干燥装置，缺少尾气的处理装置

。(2)已知电负性Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为

。检查装置气密性冷凝管下端无液体滴下

C、D之间没有干燥装置，缺少尾气的处理装置SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O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，一段时间后，接通冷凝装置，加热开始反应，制备反应结束时，Si完全反应，SiHCl3（常温下为无色液体）不再增加，则实验结束的现象是冷凝管下端无液体滴下。SiHCl3容易水解，D中水蒸气容易进入C中，C和D之间应增加干燥装置，同时应增加尾气的处理装置。课时作业返回目录1．（2024·河北唐山摸底）手机芯片的核心是硅板，其成分是(

B

)A．SiO2

B．SiC．H2SiO3

D．Na2SiO3解析

手机芯片的核心是硅板，其成分是Si单质，故B项正确。2．“高山流水觅知音”。下列中国古乐器中，主要由硅酸盐材料制成的是(

C

)解析

九霄环佩木古琴主要成分是木材，弦由动物筋制成，A不符合题意；裴李岗文化骨笛由动物骨骼制成，B不符合题意；商朝后期陶埙属于陶瓷，由硅酸盐材料制成，C符合题意；曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成，D不符合题意。3．（2025·山西太原期末）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘了我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是(

C

)A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D．陶瓷的烧制过程为物理变化解析

陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英砂是制普通玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误。4．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(

D

)

5．（2024·湖北黄冈质检）下列说法中不正确的是(

C

)A．硅晶片是生产芯片的基础材料B．芯片制造中的“光刻技术”是利用光敏树脂在曝光条件下成像，该过程涉及化学变化C．硅在自然界中主要以单质形式存在D．硅是应用最广泛的半导体材料解析

硅晶片是优良的半导体材料，是生产芯片的基础材料，故A正确；光敏树脂在曝光条件下成像时有新物质生成，属于化学变化，故B正确；硅元素是亲氧元素，在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，不存在硅单质，故C错误；硅是应用最广泛的半导体材料，可用于制造和生产芯片，故D正确。6．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅及其化合物的叙述错误的是(

C

)A．氮化硅陶瓷是一种高温结构陶瓷，其化学式为Si3N4B．高纯硅可以制成计算机、通信设备等的芯片C．硅可以用来生产新型无机非金属材料——光导纤维D．二氧化硅为立体网状结构，每个硅原子结合4个氧原子解析

光导纤维的主要成分是二氧化硅，属于新型无机非金属材料，故C错误；二氧化硅为共价晶体，为立体网状结构，其晶体中每个硅原子结合4个氧原子，每个氧原子结合2个硅原子，硅原子和氧原子个数之比为1∶2，故D正确。7．（2025·四川成都质检）工业制粗硅的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑。下列说法中正确的是(

D

)A．硅在自然界中主要以单质形式存在B．Si是光导纤维的主要成分C．SiO2是半导体材料D．每生成1

mol

Si理论上转移的电子数目约为4×6.02×1023解析

硅在自然界中以二氧化硅和硅酸盐形式存在，A错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，B错误；硅是半导体材料，C错误；每生成1

mol

Si理论上转移的电子的物质的量为4

mol，数目约为4×6.02×1023，D正确。解析

A项，SiO2与H2O不反应；B项，SiO2不能直接转化为H2SiO3，H2SiO3也不能转化为Si；D项，Ca(OH)2溶液中通入过量CO2，无沉淀生成。9．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(

C

)A．金刚石和石墨的熔点肯定比C60高B．熔点：C60＜C70＜C90C．球碳分子、管状碳分子和洋葱状碳分子都不能与O2发生反应D．金刚石以非分子形式的粒子存在，属于共价晶体；C60、C70、管状碳分子和洋葱状碳分子以分子形式的粒子存在，属于分子晶体；这些碳单质互为同素异形体解析

金刚石属于共价晶体，石墨属于混合型晶体，C60属于分子晶体，因此金刚石和石墨的熔点肯定比C60高，故A正确；分子晶体的相对分子质量越大，熔点越高，因此熔点：C60＜C70＜C90，故B正确。10．（2024·重庆渝北检测）纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是(

D

)A．X可用作木材防火剂B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋

Na2SO4C．步骤Ⅱ中的稀硫酸可用CO2来代替D．SiO2既能与NaOH溶液反应，又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物解析

碳酸、硫酸的酸性都强于硅酸，能够与硅酸钠溶液反应生成硅酸，C正确；SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，但与氢氟酸反应的生成物不是盐，所以二氧化硅不