第18讲 碳、硅及其重要化合物 无机非金属材料(基础课)
1．了解碳及其化合物的性质与应用。 2．了解硅及其重要化合物的性质与应用。 3．了解无机非金属材料。
碳的单质与氧化物
1．碳单质
(1)结构类型与物理性质
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。
①
②
③
(2)重要化学性质(用化学方程式表示)
①
②
2．碳的氧化物
(1)一氧化碳的性质及应用
①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒。中毒的原因是与人体内________相结合，使人因缺氧而中毒。
②化学性质及应用(写出有关化学方程式)
a．可燃性：___________，可作燃料。
b．还原性：CO还原Fe2O3的反应为___________________，可用于冶炼金属。
(2)CO2的制备、性质、用途及检验
①实验室制备：CaCO3＋2HCl===_________________。
②化学性质
③用途：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨。
④检验
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金刚石、石墨、C60互称同位素。 ( )
(2)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼。 ( )
(3)石墨转化为金刚石的反应为氧化还原反应。 ( )
(4)化石燃料燃烧产物CO2排入大气中会形成酸雨。 ( )
(5)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失。 ( )
(6)实验室可以用大理石与稀硫酸反应制取CO2。 ( )
(7)Na、Mg着火可以用CO2灭火。 ( )
CO、CO2的检验及探究
1．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐为沉淀。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。甲组、乙组两名同学对草酸分解产物进行探究。甲组同学认为草酸分解产物中有CO2；乙组同学认为草酸分解产物中还有CO。回答下列问题：
(1)甲组同学按照上图所示的装置连接，通过实验检验草酸晶体的分解产物。加热装置A前需要进行的操作是_________________________________________；
装置C中可观察到的现象是____________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________，
装置C中发生反应的化学方程式为_____________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
由此可知草酸晶体分解的产物中有________(填化学式)。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G________(按合理顺序补全装置，填大写字母)。装置H反应管中盛有的物质是____________，此反应管中发生反应的化学方程式是____________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是____________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
CO、CO2的检验方案模型
混合气体→①澄清石灰水→NaOH溶液→②澄清石灰水→灼热CuO→③澄清石灰水→尾气处理
现象结论：当①澄清石灰水变浑浊说明混合气中含CO2；当②澄清石灰水不变浑浊，③澄清石灰水变浑浊且CuO变红说明混合气中含CO。
“碳达峰”与“碳中和”
2．(2025年1月·河南高考适应性考试)CO2的资源化利用有利于实现“碳中和”。一种功能性聚碳酸酯高分子材料G可由如下反应制备。
下列说法错误的是( )
A．x＝m＋n
B．反应的原子利用率为100%
C．G在酸性或碱性条件下均能降解
D．E与F均能使溴的四氯化碳溶液褪色
3．(2025·深圳模拟)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
硅及其重要化合物
1．硅单质
2．二氧化硅
(1)晶体类型：共价晶体。
SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的网状结构(如图乙所示)。晶体中Si和O的比例为1∶2。
(2)酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===____________。
(3)高温下，与Na2CO3、CaCO3反应制玻璃：
Na2CO3＋SiO2______________、CaCO3＋SiO2_____________。
(4)与氢氟酸反应(特殊)：___________________________(写化学方程式)。
①SiO2不溶于水，与水不反应。
②SiO2与氢氟酸反应，故氢氟酸不能用玻璃瓶盛装，可以用塑料瓶盛装或铅皿盛装。
③SiO2与碱反应生成黏性强的硅酸盐，故碱性溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放。
3．硅酸及其盐
(1)硅酸
①硅酸(H2SiO3)是一种难溶于水的弱酸，比H2CO3弱。
②与强碱反应：H2SiO3＋2OH－===______。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)——俗称泡花碱
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称______，有黏性，水溶液显___性。
②与较强的酸反应生成硅酸(写化学方程式)：
如Na2SiO3溶液与稀硫酸反应：____________________________________；
与CO2水溶液反应：_______________________________________。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)硅在自然界中既有游离态又有化合态。 ( )
(2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。 ( )
(3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。 ( )
(4)硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂。 ( )
(5)向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶。 ( )
(6)用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化。 ( )
(7)因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强。 ( )
1．下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的金属性大于硅
B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中
C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通入CO2
D．SiO2与氢氟酸、NaOH溶液均反应，可证明SiO2为两性氧化物
2．用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)：已知SiHCl3的沸点为36.5 ℃。
(1)在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是______________。
(3)D中反应的化学方程式为____________________________________________
____________________________________________________________________。
制备高纯硅过程中的3个易错点
(1)用焦炭还原SiO2，反应产物是CO而不是CO2。
(2)整个过程中不能混入水蒸气，SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑、SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl。
(3)粗硅中含碳单质等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，即可得到高纯硅。
无机非金属材料
1．硅酸盐材料——传统无机非金属材料
水泥 玻璃 陶瓷
生产原料 ____________ ____________________ 黏土
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
生产条件 ____
主要成分 3CaO·SiO2、 2CaO·SiO2、 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2 含水的 铝硅酸 盐
(1)生产水泥时加入适量石膏调节水泥________。水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土。
(2)玻璃没有固定的熔点，是混合物，在某一温度范围内逐渐软化，可吹成各种形状的制品。不是晶体，称为玻璃态物质。
2．新型无机非金属材料
(1)晶体硅：广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，制硅芯片、硅太阳能电池等。
(2)光导纤维：主要成分为____，传输光信号，制作光缆。
(3)新型陶瓷
①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨蚀性等。再如碳化硅(SiC)俗称金刚砂，SiC具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料和耐高温半导体材料。
②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
③压电陶瓷：具有压电效应。
(4)碳纳米材料
①富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。
②石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层____，具有独特的电阻率__、热导率__的特点和很高的强度。应用于光电器件，超级电容器、电池等。
③碳纳米管可以看成是由____片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能。用于生产复合材料、电池和传感器等。
1．(2025年1月·四川高考适应性考试)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( )
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
2．(2024·江西九校联考)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法错误的是( )
A．《墨经》中载有松木可用于制备炭黑，炭黑与金刚石互为同素异形体
B．高纯度的单晶硅、二氧化硅属于新型无机非金属材料
C．“问天”实验舱采用了砷化镓太阳电池片，砷化镓具有良好的导电性
D．氮化硅是一种新型陶瓷，可用于火箭发动机
3．石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。
下列有关说法正确的是 ( )
A．石墨烯是一种新型化合物，属于新型无机非金属材料
B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物
C．二者和石墨都是碳的同素异形体
D．氧化石墨烯具有一定的亲水性，结构中的碳原子存在sp2和sp3杂化
1．(2022·广东卷，T3改编)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( )
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
2．(2024·广东卷，T3)嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的是( )
A．制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料
B．机械表中由钼、钴、镍、铬等元素组成的发条，其材质属于合金
C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiC
D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准的质子数为55
石英与NaOH溶液、氢氟酸反应的化学方程式为
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
3．(2024·黑吉辽卷，T1)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．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
4．(2023·湖北卷，T3)工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑
B．1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023
C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D．生成SiHCl3的反应为熵减过程
(1)题中涉及的主要过程中，第二步与第三步互为可逆反应吗？________(填“是”或“否”)，并写出第二步反应的化学方程式：___________________________
____________________________________________________________________。
(2)SiHCl3与H2O反应可生成H2，写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
第18讲 碳、硅及其重要化合物
无机非金属材料(基础课)
考点一
[必备知识梳理]
1．(1)正四面体 高 大 正六边形 高 小 能 五 六 (2)3C＋2Fe2O33CO2↑＋4Fe 2C＋SiO2Si＋2CO↑ C＋H2O(g)CO＋H2 C＋2H2SO4(浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O
2．(1)血红蛋白 2CO＋O22CO2 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 (2)CaCl2＋CO2↑＋H2O 2MgO＋C CO2＋C2CO
易错辨析 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
[关键能力提升]
1．解析：(1)有气体生成的密闭装置，在添加试剂前需要检验装置气密性；草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成难溶性的碳酸钙沉淀而使澄清石灰水变浑浊，所以装置C中观察到的现象是有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊，说明有CO2气体生成，发生反应的化学方程式为CO2 ＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。(2)①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验二氧化碳，用无水氯化钙干燥CO，利用CO和CuO发生反应生成CO2，再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，用排水法收集CO避免污染环境，所以其连接顺序是A、B、F、D、G、H、D、I； 装置H中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生，CuO能被CO还原且反应过程中黑色固体变为红色，现象明显，所以装置H中盛放的物质是CuO，发生反应的化学方程式为CO ＋CuOCu＋CO2；②CO具有还原性，其氧化产物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，且CO将黑色的CuO还原为红色的Cu，只要装置H前的D装置中澄清石灰水不变浑浊，装置H中黑色固体转化为红色且其后的装置D中澄清石灰水变浑浊就说明含有CO。
答案：(1)检查装置气密性 有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊 CO2 ＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O CO2 (2)①H、D、I CuO(氧化铜) CO＋CuOCu＋CO2 ②装置H前的D装置中澄清石灰水不变浑浊，装置H反应管中黑色固体变为红色，其后的装置D中澄清石灰水变浑浊
2．D [根据元素守恒，x＝m＋n，A正确；该反应为环氧基和碳氧双键打开的加成聚合反应，原子利用率为100%，B正确；G为聚碳酸酯，在酸性或碱性条件下都能水解，C正确；E为饱和结构，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，F中有碳碳双键，可以使溴的四氯化碳溶液褪色，D错误。]
3．B [NaOH溶液喷成雾状，可增大反应接触面积，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可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。]
考点二
[必备知识梳理]
1．氧化物 硅酸盐 SiO2＋2CSi＋2CO↑ SiHCl3＋H2Si＋3HCl 半导体 太阳能
2．(2)Na2SiO3＋H2O (3)Na2SiO3＋CO2↑ CaSiO3＋CO2↑
(4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
3．(1)Si＋2H2O (2)水玻璃 碱 Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4 Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
易错辨析 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)×
[关键能力提升]
1．C [碳的非金属性大于硅的，碳的金属性小于硅的，A错误；硅酸钠溶液是黏合剂，不能用磨口玻璃塞，B错误；SiO2为酸性氧化物，D错误。]
2．(1)排出空气，防止H2遇空气爆炸
(2)水浴加热
(3)H2＋SiHCl3 Si＋3HCl
考点三
[必备知识梳理]
1．黏土、石灰石 纯碱、石灰石、石英砂 高温 (1)硬化速率
2．(2)SiO2 (4)石墨 低 高 石墨
[关键能力提升]
1．B [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，B符合题意；碳化硅属于无机非金属材料，C不符合题意；光导纤维的成分是二氧化硅，属于无机非金属材料，D不符合题意。]
2．C [砷化镓为半导体，不具有良好的导电性，C项错误。]
3．D [石墨烯为碳的单质，A错误；氧化石墨烯中含C、H、O三种元素，不是氧化物，B错误；氧化石墨烯不是碳的单质，C错误；氧化石墨烯中含有—OH和—COOH亲水基，具有一定的亲水性，结构中的碳原子存在sp2、sp3杂化，D正确。]
[高考真题 衍生变式]
1．C [鎏金饰品主要由合金材料制成，故A项不符合题意；蒜头纹银盒的主要成分为金属银，故B项不符合题意；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；铜镀金钟座由铜和金等金属制成，故D项不符合题意。]
2．C [制作日晷圆盘的石材主要为大理石，属于无机非金属材料，A正确；由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物称为合金，机械表中由钼、钴、镍、铬等元素组成的发条，其材质属于合金，B正确；基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiO2，C错误；目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准Cs的质量数为133，质子数为55，D正确。]
真题变式 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
3．A [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；综上A选项材质与其他三项材质不同，不能归为一类，故选A。]
4．B [制备粗硅的化学方程式为SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，A说法正确；1 mol Si中含有Si—Si键的数目为1 mol×2×6.02×1023 mol-1＝2×6.02×1023，B说法错误；题给流程图中后面两步反应有Si和SiHCl3生成，Si易与氧气反应，SiHCl3易发生水解，故原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C说法正确；生成SiHCl3的反应Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)中，反应前后气体的分子数减少，即为熵减过程，D说法正确。]
真题变式 (1)否 Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2
(2)SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl
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第一篇 考点突破
第二部分 元素及其化合物
第四章 非金属及其化合物
第18讲 碳、硅及其重要化合物 无机非金属材料(基础课)
1．了解碳及其化合物的性质与应用。
2．了解硅及其重要化合物的性质与应用。
3．了解无机非金属材料。
考点一 碳的单质与氧化物
1．碳单质
(1)结构类型与物理性质
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。
①
正四面体
高
大
②
③
正六边形
高
小
能
五
六
(2)重要化学性质(用化学方程式表示)
3C＋2Fe2O33CO2↑＋4Fe
2C＋SiO2Si＋2CO↑
C＋H2O(g)CO＋H2
C＋2H2SO4(浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O
C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O
2．碳的氧化物
(1)一氧化碳的性质及应用
①物理性质：无色无味的气体，难溶于水，能使人中毒。中毒的原因是与人体内________相结合，使人因缺氧而中毒。
②化学性质及应用(写出有关化学方程式)
a．可燃性：________________________，可作燃料。
b．还原性：CO还原Fe2O3的反应为_________________________，
可用于冶炼金属。
血红蛋白
2CO＋O22CO2
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(2)CO2的制备、性质、用途及检验
①实验室制备：CaCO3＋2HCl===______________________。
②化学性质
CaCl2＋CO2↑＋H2O
2MgO＋C
CO2＋C2CO
③用途：制饮料、碳酸盐，作灭火剂，干冰用作制冷剂，也可用于人工降雨。
④检验
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金刚石、石墨、C60互称同位素。 ( )
(2)水墨画可长久保存不变色是因为在常温下碳的化学性质不活泼。
( )
(3)石墨转化为金刚石的反应为氧化还原反应。 ( )
(4)化石燃料燃烧产物CO2排入大气中会形成酸雨。 ( )
(5)向CaCl2溶液中通入CO2气体，溶液变浑浊，继续通入CO2至过量，浑浊消失。 ( )
(6)实验室可以用大理石与稀硫酸反应制取CO2。 ( )
(7)Na、Mg着火可以用CO2灭火。 ( )
×
√
×
×
×
×
×
考向1 CO、CO2的检验及探究
1．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐为沉淀。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。甲组、乙组两名同学对草酸分解产物进行探究。甲组同学认为草酸分解产物中有CO2；乙组同学认为草酸分解产物中还有CO。回答下列问题：
(1)甲组同学按照上图所示的装置连接，通过实验检验草酸晶体的分解产物。加热装置A前需要进行的操作是____________________；
装置C中可观察到的现象是_________________________________，
装置C中发生反应的化学方程式为____________________________
_______________；
由此可知草酸晶体分解的产物中有________(填化学式)。
检查装置气密性
有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊
CO2 ＋Ca(OH)2===CaCO3↓
＋H2O
CO2
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G__________(按合理顺序补全装置，填大写字母)。装置H反应管中盛有的物质是_____________，此反应管中发生反应的化学方程式是_________________________________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是___________________
_________________________________________________________________________________________。
H、D、I
CuO(氧化铜)
CO＋CuOCu＋CO2
装置H前的D装置中澄清石灰水不变浑浊，装置H反应管中黑色固体变为红色，其后的装置D中澄清石灰水变浑浊
[解析] (1)有气体生成的密闭装置，在添加试剂前需要检验装置气密性；草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成难溶性的碳酸钙沉淀而使澄清石灰水变浑浊，所以装置C中观察到的现象是有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊，说明有CO2气体生成，发生反应的化学方程式为CO2 ＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。
(2)①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验二氧化碳，用无水氯化钙干燥CO，利用CO和CuO发生反应生成CO2，再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，用排水法收集CO避免污染环境，所以其连接顺序是A、B、F、D、G、H、D、I; 装置H中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生，CuO能被CO还原且反应过程中黑色固体变为红色，现象明显，所以装置H中盛放的物质是CuO，发生反应的化学方程式为CO ＋CuOCu＋CO2；②CO具有还原性，其氧
化产物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，且CO将黑色的CuO还原为红色的Cu，只要装置H前的D装置中澄清石灰水不变浑浊，装置H中黑色固体转化为红色且其后的装置D中澄清石灰水变浑浊就说明含有CO。
CO、CO2的检验方案模型
→→→→→→
现象结论：当①澄清石灰水变浑浊说明混合气中含CO2；当②澄清石灰水不变浑浊，③澄清石灰水变浑浊且CuO变红说明混合气中含CO。
考向2 “碳达峰”与“碳中和”
2．(2025年1月·河南高考适应性考试)CO2的资源化利用有利于实现“碳中和”。一种功能性聚碳酸酯高分子材料G可由如下反应制备。
下列说法错误的是( )
A．x＝m＋n
B．反应的原子利用率为100%
C．G在酸性或碱性条件下均能降解
D．E与F均能使溴的四氯化碳溶液褪色
√
D [根据元素守恒，x＝m＋n，A正确；该反应为环氧基和碳氧双键打开的加成聚合反应，原子利用率为100%，B正确；G为聚碳酸酯，在酸性或碱性条件下都能水解，C正确；E为饱和结构，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，F中有碳碳双键，可以使溴的四氯化碳溶液褪色，D错误。]
3．(2025·深圳模拟)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
√
B [NaOH溶液喷成雾状，可增大反应接触面积，提高CO2吸收率，A正确；环节a为Na2CO3和反应生成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可以和CO2反应，因此可用Na2CO3溶液代替NaOH溶液，D正确。]
考点二 硅及其重要化合物
1．硅单质
氧化物
硅酸盐
SiO2＋2C
SiHCl3＋H2Si＋
半导体
太阳能
Si＋2CO↑
3HCl
2．二氧化硅
(1)晶体类型：共价晶体。
SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的网状结构(如图乙所示)。晶体中Si和O的比例为1∶2。
(2)酸性氧化物：SiO2＋2NaOH===________________。
(3)高温下，与Na2CO3、CaCO3反应制玻璃：
Na2CO3＋SiO2________________、CaCO3＋SiO2
_________________。
(4)与氢氟酸反应(特殊)：___________________________(写化学方程式)。
Na2SiO3＋H2O
Na2SiO3＋CO2↑
CaSiO3＋CO2↑
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
①SiO2不溶于水，与水不反应。
②SiO2与氢氟酸反应，故氢氟酸不能用玻璃瓶盛装，可以用塑料瓶盛装或铅皿盛装。
③SiO2与碱反应生成黏性强的硅酸盐，故碱性溶液不能用带玻璃塞的试剂瓶盛放。
3．硅酸及其盐
(1)硅酸
①硅酸(H2SiO3)是一种难溶于水的弱酸，比H2CO3弱。
②与强碱反应：H2SiO3＋2OH－===_______________。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)——俗称泡花碱
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称______，有黏性，水溶液显___性。
②与较强的酸反应生成硅酸(写化学方程式)：
如Na2SiO3溶液与稀硫酸反应：_______________________________；
与CO2水溶液反应：_______________________________________。
Si＋2H2O
水玻璃
碱
Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)硅在自然界中既有游离态又有化合态。 ( )
(2)Si和SiO2都可用于制造光导纤维。 ( )
(3)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应。 ( )
(4)硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂。 ( )
(5)向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶。 ( )
(6)用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化。 ( )
(7)因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强。 ( )
×
√
√
×
×
×
×
1．下列有关硅及其化合物的说法正确的是( )
A．在粗硅的制取中发生反应2C＋SiO22CO↑＋Si，硅被还原，所以碳的金属性大于硅
B．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在带磨口玻璃塞的试剂瓶中
C．用SiO2制取硅酸，应先使二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，然后通入CO2
D．SiO2与氢氟酸、NaOH溶液均反应，可证明SiO2为两性氧化物
√
C [碳的非金属性大于硅的，碳的金属性小于硅的，A错误；硅酸钠溶液是黏合剂，不能用磨口玻璃塞，B错误；SiO2为酸性氧化物，D错误。]
2．用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置已略去)：已知SiHCl3的沸点为36.5 ℃。
(1)在加热D装置前应先打开A装置中分液漏斗的活塞，目的是
_________________________________________________________。
(2)C装置中烧瓶需要加热，采用的方法是______________。
(3)D中反应的化学方程式为________________________________。
排出空气，防止H2遇空气爆炸
水浴加热
H2＋SiHCl3Si＋3HCl
制备高纯硅过程中的3个易错点
(1)用焦炭还原SiO2，反应产物是CO而不是CO2。
(2)整个过程中不能混入水蒸气，SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑、SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl。
(3)粗硅中含碳单质等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，即可得到高纯硅。
考点三 无机非金属材料
1．硅酸盐材料——传统无机非金属材料
水泥 玻璃 陶瓷
生产原料 ______________ _______________________ 黏土
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
生产条件 ____ 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、 3CaO·Al2O3 Na2SiO3、CaSiO3、 SiO2 含水的
铝硅酸盐
黏土、石灰石
纯碱、石灰石、石英砂
高温
(1)生产水泥时加入适量石膏调节水泥________。水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土。
(2)玻璃没有固定的熔点，是混合物，在某一温度范围内逐渐软化，可吹成各种形状的制品。不是晶体，称为玻璃态物质。
硬化速率
2．新型无机非金属材料
(1)晶体硅：广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，制硅芯片、硅太阳能电池等。
(2)光导纤维：主要成分为______，传输光信号，制作光缆。
(3)新型陶瓷
①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨蚀性等。再如碳化硅(SiC)俗称金刚砂，SiC具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料和耐高温半导体材料。
②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用异常。
③压电陶瓷：具有压电效应。
SiO2
(4)碳纳米材料
①富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。
②石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层____，具有独特的电阻率__、热导率__的特点和很高的强度。应用于光电器件，超级电容器、电池等。
③碳纳米管可以看成是由____片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能。用于生产复合材料、电池和传感器等。
石墨
低
高
石墨
1．(2025年1月·四川高考适应性考试)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( )
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
√
B [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，B符合题意；碳化硅属于无机非金属材料，C不符合题意；光导纤维的成分是二氧化硅，属于无机非金属材料，D不符合题意。]
2．(2024·江西九校联考)材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法错误的是( )
A．《墨经》中载有松木可用于制备炭黑，炭黑与金刚石互为同素异形体
B．高纯度的单晶硅、二氧化硅属于新型无机非金属材料
C．“问天”实验舱采用了砷化镓太阳电池片，砷化镓具有良好的导电性
D．氮化硅是一种新型陶瓷，可用于火箭发动机
√
C [砷化镓为半导体，不具有良好的导电性，C项错误。]
3．石墨烯、氧化石墨烯已成为物理、化学、材料科学研究的国际热点课题。其结构模型如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A．石墨烯是一种新型化合物，属于新型无机非金属材料
B．氧化石墨烯即石墨烯的氧化物
C．二者和石墨都是碳的同素异形体
D．氧化石墨烯具有一定的亲水性，结构中的碳原子存在sp2和sp3杂化
√
D [石墨烯为碳的单质，A错误；氧化石墨烯中含C、H、O三种元素，不是氧化物，B错误；氧化石墨烯不是碳的单质，C错误；氧化石墨烯中含有—OH和—COOH亲水基，具有一定的亲水性，结构中的碳原子存在sp2、sp3杂化，D正确。]
高考真题 衍生变式
1．(2022·广东卷，T3改编)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( )
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
C [鎏金饰品主要由合金材料制成，故A项不符合题意；蒜头纹银盒的主要成分为金属银，故B项不符合题意；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；铜镀金钟座由铜和金等金属制成，故D项不符合题意。]
√
2．(2024·广东卷，T3)嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的是( )
A．制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料
B．机械表中由钼、钴、镍、铬等元素组成的发条，其材质属于合金
C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiC
D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准的质子数为55
√
C [制作日晷圆盘的石材主要为大理石，属于无机非金属材料，A正确；由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物称为合金，机械表中由钼、钴、镍、铬等元素组成的发条，其材质属于合金，B正确；基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为SiO2，C错误；目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准的质量数为133，质子数为55，D正确。]
石英与NaOH溶液、氢氟酸反应的化学方程式为
_________________________________________________________、
_________________________________________________________。
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
3．(2024·黑吉辽卷，T1)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．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
√
A [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；综上A选项材质与其他三项材质不同，不能归为一类，故选A。]
4．(2023·湖北卷，T3)工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑
B．1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023
C．原料气HCl和H2应充分去除水和氧气
D．生成SiHCl3的反应为熵减过程
√
B [制备粗硅的化学方程式为SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑，A说法正确；1 mol Si中含有Si—Si键的数目为1 mol×2×6.02×1023 mol-1
＝2×6.02×1023，B说法错误；题给流程图中后面两步反应有Si和SiHCl3生成，Si易与氧气反应，SiHCl3易发生水解，故原料气HCl和H2应充分去除水和氧气，C说法正确；生成SiHCl3的反应Si(s)＋3HCl(g)SiHCl3(g)＋H2(g)中，反应前后气体的分子数减少，即为熵减过程，D说法正确。]
(1)题中涉及的主要过程中，第二步与第三步互为可逆反应吗？________(填“是”或“否”)，并写出第二步反应的化学方程式：___________________________________________________。
(2)SiHCl3与H2O反应可生成H2，写出该反应的化学方程式：______________________________________________________。
否
Si(粗)＋3HClSiHCl3＋H2
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋H2↑＋3HCl
课时数智作业(十八) 碳、硅及其重要化合物 无机非金属材料
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共24分)
1．2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱成功着陆。下列说法正确的是( )
A．具有耐高温和高度密封性的返回舱舷窗玻璃属于传统无机非金属材料
B．返回舱表面的烧蚀材料由玻璃纤维与合成树脂复合而成，属于新型无机非金属材料
(建议用时：30分钟 总分：40分)
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
C．烧蚀材料应具有高熔点、高沸点、难分解的特性，从而保护返回舱的安全
D．返回舱次外层的“避火衣”热容量大、熔点高，由钛合金制成，属于金属材料
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D [耐高温和高度密封性的玻璃属于新型无机非金属材料，普通玻璃属于传统无机非金属材料，A错误；玻璃纤维与合成树脂复合而成的材料属于复合材料，B错误；烧蚀材料应具有较低熔点、较低沸点、易分解的特性，从而保护返回舱的安全，C错误；钛合金热容量大、熔点高，属于金属材料，D正确。]
10
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：C60C．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
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C [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：C6010
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
3．下列说法正确的是( )
A．以“数字＋”为农业现代化添动力，网络使用的光纤主要原料为Si
B．大力实施农村公路提质改造工程，铺路用的水泥是新型无机非金属材料
C．歼-20上采用的氮化镓涂层，属于新型金属材料
D．富勒烯、碳纳米管、石墨烯均为新型无机非金属材料
√
10
D [光纤的主要原料为SiO2，水泥属于传统无机非金属材料，氮化镓为新型无机非金属材料，A、B、C错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
4．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( )
A．X可用作木材防火剂
B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4
C．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
√
10
D [SiO2属于酸性氧化物，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
5．(人教版必修第二册内容改编)氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及其化合物)。下列叙述不正确的是( )
A．“还原”反应中氧化产物为CO2
B．“高温氮化”反应的化学方程式
为3Si＋2N2Si3N4
C．“操作X”可为将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
√
10
A [C与SiO2反应的氧化产物为CO，不是CO2，A错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
6．(2025·南宁模拟)“十四五”时期生态文明建设强调绿色发展、减少碳排放和改善生态环境质量。下列关于碳排放的说法错误的是( )
A．我国科学家利用CO2合成淀粉，能促进实现2030年“碳达峰”的目标
B．大力推进新能源汽车代替传统燃油汽车，有利于实现“碳中和”，改善生态环境
C．通过煤的干馏、煤的气化和煤的液化，可以从根本上杜绝碳排放
D．积极开发使用风能、太阳能、生物质能等新型能源，有利于减少碳排放
√
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C [煤的干馏、气化以及液化，只是将碳转化为另外一种形式的含碳物质，最后仍会转变为二氧化碳，并不能减少二氧化碳的排放，C错误。]
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
7．下列物质转化正确的是( )
A．SiSiO2Na2SiO3H2SiO3
B．SiSiO2H2SiO3
C．H2SiO3SiO2SiCl4
D．石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
√
10
D [A项，错误；B项，SiO2与H2O不反应，错误；C项，SiO2与HCl(aq)不反应，错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
8．以叶蛇纹石[主要成分是Mg6(Si4O10)(OH)8，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3等]为原料提取高纯硅的流程如下：
下列说法错误的是( )
A．反应2的副产物可作燃料
B．反应3和反应4的副产物可循环利用
C．反应1、2、3、4都是氧化还原反应
D．上述流程中反应3和反应4不可在同一容器中进行
10
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C [反应2是二氧化硅和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，其副产物CO可作燃料，故A正确；反应3是硅和HCl反应生成H2和SiHCl3，反应4是H2和SiHCl3反应生成Si和HCl，反应3的副产物是反应4的原料，反应4的副产物是反应3的原料，因此反应3和反应4的副产物可循环利用，故B正确；反应1是非氧化还原反应，故C错误；硅的熔点高，如果反应3和反应4在同一容器中进行，不能达到提纯目的，应通过温度不同，利用反应3除去难溶性杂质(如SiO2)，然后将三氯甲硅烷蒸馏出来，故D正确。]
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
9．(6分)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，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：
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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分)
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________(填序号)。(1分)
10
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
①②
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(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________。(1分)
(4)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：___________________________________。
(2分)
10
Si3N4
3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
[解析] (1)石英砂不能与碱性物质共同存放的原因是SiO2与碱性物质可以发生反应。(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2发生氧化还原反应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用元素守恒求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。(4)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
10
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10．(10分)某兴趣小组欲对草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的分解产物进行探究，查阅相关资料得到草酸晶体的具体性质如表：
10
熔点 沸点 热稳定性 其他
101～102 ℃ 150～160 ℃升华 100.1 ℃分解出水，175 ℃分解成气体 与Ca(OH)2反应产生白色沉淀(CaC2O4)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(1)对于175 ℃时的分解产物提出以下三种猜想：和H2O；②CO和H2O；③CO、CO2和H2O。无需实验验证便可判断猜想____________一定不成立，理由是____________________________
___________________________。(3分)
10
①②
①②两种猜想均违背了得失电子
守恒(其他合理答案均可)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(2)将分解产生的气体依次通过以下装置来验证其产物(可重复使用)。
①各装置合理的连接顺序为分解产生的气体→B→______→_______
→________→C→________→________。
10
E
E
D
A
E
F
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
②B装置的作用有两种，其一是通过_________________现象证明_____________________，其二是_____________________________
_________________________________________________________。
③通过观察到_______________________________________________
现象证明分解产物中有CO。(5分)
10
白色粉末变蓝
分解产物中有H2O
使升华的草酸蒸气冷凝而除去，
排除对CO2的检验的干扰
C中的黑色固体变红且后面澄清石灰水变浑浊
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(3)草酸晶体受热完全分解的化学方程式为______________________
__________________________。(2分)
10
H2C2O4·2H2O
CO2↑＋CO↑＋3H2O↑
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
[解析] (1)H2C2O4中碳元素的化合价为＋3，反应中H、O元素的化合价均未变化，CO2中C显＋4价，CO中C显＋2价，无论生成哪种物质都会发生化合价变化，根据得失电子守恒，分解产物中CO和CO2必须都有，所以①、②两种猜想一定不成立。(2)①草酸晶体分解的产物中有H2O、CO、CO2，同时还混有草酸蒸气，所以验证其分解的产物，要考虑干扰因素，选择正确的验证方法和合理的验证顺序，结合提供的装置及其中所盛装的试剂，H2O是通过无水硫酸铜来检验的，而且应当最先检验，CO2是用澄清石灰水来检验的，但要注意草酸蒸气同样能使澄清石灰水变浑浊，故要先除草酸蒸气(可以用冷凝的方法除去)，检验CO的方法是使干燥气体通过灼热的氧化铜，看到黑色的固体变红且生成的气体能使澄清石灰水变浑浊即可确定CO存在，则各装置合理的连接顺序为分解产生的气体→B→E→D→A→C→E→F。
10
谢 谢 ！课时数智作业(十八) 碳、硅及其重要化合物 无机非金属材料
(建议用时：30分钟 总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共24分)
1．2024年11月4日，神舟十八号载人飞船返回舱成功着陆。下列说法正确的是( )
A．具有耐高温和高度密封性的返回舱舷窗玻璃属于传统无机非金属材料
B．返回舱表面的烧蚀材料由玻璃纤维与合成树脂复合而成，属于新型无机非金属材料
C．烧蚀材料应具有高熔点、高沸点、难分解的特性，从而保护返回舱的安全
D．返回舱次外层的“避火衣”热容量大、熔点高，由钛合金制成，属于金属材料
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：C60C．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
3．下列说法正确的是( )
A．以“数字＋”为农业现代化添动力，网络使用的光纤主要原料为Si
B．大力实施农村公路提质改造工程，铺路用的水泥是新型无机非金属材料
C．歼-20上采用的氮化镓涂层，属于新型金属材料
D．富勒烯、碳纳米管、石墨烯均为新型无机非金属材料
4．纯二氧化硅可用下列流程制得。下列说法不正确的是( )
粗SiO2XYSiO2
A．X可用作木材防火剂
B．步骤Ⅱ的反应是Na2SiO3＋H2SO4===H2SiO3↓＋Na2SO4
C．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
5．(人教版必修第二册内容改编)氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气(含N2和少量O2)制备Si3N4的操作流程如下(粗硅中含少量Fe、Cu的单质及其化合物)。下列叙述不正确的是( )
A．“还原”反应中氧化产物为CO2
B．“高温氮化”反应的化学方程式为3Si＋2N2Si3N4
C．“操作X”可为将原料气通过灼热的铜粉
D．“稀酸Y”可选用稀硝酸
6．(2025·南宁模拟)“十四五”时期生态文明建设强调绿色发展、减少碳排放和改善生态环境质量。下列关于碳排放的说法错误的是( )
A．我国科学家利用CO2合成淀粉，能促进实现2030年“碳达峰”的目标
B．大力推进新能源汽车代替传统燃油汽车，有利于实现“碳中和”，改善生态环境
C．通过煤的干馏、煤的气化和煤的液化，可以从根本上杜绝碳排放
D．积极开发使用风能、太阳能、生物质能等新型能源，有利于减少碳排放
7．下列物质转化正确的是( )
A．SiSiO2Na2SiO3H2SiO3
B．SiSiO2H2SiO3
C．H2SiO3SiO2SiCl4
D．石英砂粗硅SiHCl3高纯硅
8．以叶蛇纹石[主要成分是Mg6(Si4O10)(OH)8，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3等]为原料提取高纯硅的流程如下：
SiO2SiHCl3
下列说法错误的是( )
A．反应2的副产物可作燃料
B．反应3和反应4的副产物可循环利用
C．反应1、2、3、4都是氧化还原反应
D．上述流程中反应3和反应4不可在同一容器中进行
9．(6分)氮化硅可用作高温陶瓷复合材料，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：
石英砂粗硅SiCl4(粗)SiCl4(精)Si(NH2)4氮化硅
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分)
(2)图示①～⑤的变化中，属于氧化还原反应的是________(填序号)。(1分)
(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________。(1分)
(4)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中，也能反应生成氮化硅，B和C两种气体在一定条件下化合生成A。写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式：___________________________________________________________
______________________________________________________________。(2分)
10．(10分)某兴趣小组欲对草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的分解产物进行探究，查阅相关资料得到草酸晶体的具体性质如表：
熔点 沸点 热稳定性 其他
101～102 ℃ 150～160 ℃ 升华 100.1 ℃分解 出水，175 ℃ 分解成气体 与Ca(OH)2反 应产生白色沉淀 (CaC2O4)
(1)对于175 ℃时的分解产物提出以下三种猜想：和H2O；②CO和H2O；③CO、CO2和H2O。无需实验验证便可判断猜想____________一定不成立，理由是________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_____________________________________________________________。(3分)
(2)将分解产生的气体依次通过以下装置来验证其产物(可重复使用)。
①各装置合理的连接顺序为分解产生的气体→B→______→________→________→C→________→________。
②B装置的作用有两种，其一是通过__________现象证明__________________________________________________________________，
其二是______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③通过观察到________________________________________________________
____________________________________________________________________
现象证明分解产物中有CO。(5分)
(3)草酸晶体受热完全分解的化学方程式为_______________________________
____________________________________________________________。(2分)
课时数智作业(十八)
1．D [耐高温和高度密封性的玻璃属于新型无机非金属材料，普通玻璃属于传统无机非金属材料，A错误；玻璃纤维与合成树脂复合而成的材料属于复合材料，B错误；烧蚀材料应具有较低熔点、较低沸点、易分解的特性，从而保护返回舱的安全，C错误；钛合金热容量大、熔点高，属于金属材料，D正确。]
2．C [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：C603．D [光纤的主要原料为SiO2，水泥属于传统无机非金属材料，氮化镓为新型无机非金属材料，A、B、C错误。]
4．D [SiO2属于酸性氧化物，D错误。]
5．A [C与SiO2反应的氧化产物为CO，不是CO2，A错误。]
6．C [煤的干馏、气化以及液化，只是将碳转化为另外一种形式的含碳物质，最后仍会转变为二氧化碳，并不能减少二氧化碳的排放，C错误。]
7．D [A项，SiSi，错误；B项，SiO2与H2O不反应，错误；C项，SiO2与HCl(aq)不反应，错误。]
8．C [反应2是二氧化硅和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，其副产物CO可作燃料，故A正确；反应3是硅和HCl反应生成H2和SiHCl3，反应4是H2和SiHCl3反应生成Si和HCl，反应3的副产物是反应4的原料，反应4的副产物是反应3的原料，因此反应3和反应4的副产物可循环利用，故B正确；反应1是非氧化还原反应，故C错误；硅的熔点高，如果反应3和反应4在同一容器中进行，不能达到提纯目的，应通过温度不同，利用反应3除去难溶性杂质(如SiO2)，然后将三氯甲硅烷蒸馏出来，故D正确。]
9．解析：(1)石英砂不能与碱性物质共同存放的原因是SiO2与碱性物质可以发生反应。(2)反应①是石英砂与焦炭发生氧化还原反应；反应②是硅单质与Cl2发生氧化还原反应。(3)氮化硅的化学式可通过题目信息运用元素守恒求得：3Si(NH2)4Si3N4＋8NH3↑。(4)结合题给信息，SiCl4与N2、H2反应可得到Si3N4和HCl。
答案：(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)①②
(3)Si3N4 (4)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl
10．解析：(1)H2C2O4中碳元素的化合价为＋3，反应中H、O元素的化合价均未变化，CO2中C显＋4价，CO中C显＋2价，无论生成哪种物质都会发生化合价变化，根据得失电子守恒，分解产物中CO和CO2必须都有，所以①、②两种猜想一定不成立。(2)①草酸晶体分解的产物中有H2O、CO、CO2，同时还混有草酸蒸气，所以验证其分解的产物，要考虑干扰因素，选择正确的验证方法和合理的验证顺序，结合提供的装置及其中所盛装的试剂，H2O是通过无水硫酸铜来检验的，而且应当最先检验，CO2是用澄清石灰水来检验的，但要注意草酸蒸气同样能使澄清石灰水变浑浊，故要先除草酸蒸气(可以用冷凝的方法除去)，检验CO的方法是使干燥气体通过灼热的氧化铜，看到黑色的固体变红且生成的气体能使澄清石灰水变浑浊即可确定CO存在，则各装置合理的连接顺序为分解产生的气体→B→E→D→A→C→E→F。
答案：(1)①② ①②两种猜想均违背了得失电子守恒(其他合理答案均可)
(2)①E D A E F ②白色粉末变蓝 分解产物中有H2O 使升华的草酸蒸气冷凝而除去，排除对CO2的检验的干扰 ③C中的黑色固体变红且后面澄清石灰水变浑浊
(3)H2C2O4·2H2OCO2↑＋CO↑＋3H2O↑
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