碳及其化合物 無機非金屬材料-2025年高考化學一輪復習

考向13碳及其化合物無機非金

屬材料

[2022浙江卷1月】關于反應4CO2+SiH44CO+2H2O+SiO2,下列說法正確的是

A.CO是氧化產(chǎn)物B.SiH4發(fā)生還原反應

C.氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：4D.生成ImolSiCh時，轉移8moi電子

【答案】D

【詳解】

A.根據(jù)反應方程式，碳元素的化合價由+4價降為+2價，故CO為還原產(chǎn)物，A錯誤；

B.硅元素化合價由-4價升為+4價，故SiH4發(fā)生氧化反應，B錯誤；

C.反應中氧化劑為二氧化碳，還原劑為SiH4,,則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4:1,

C錯誤；

D.根據(jù)反應方程式可知，Si元素的化合價由-4價升高至+4價，因此生成ImolSiCh時，轉

移8moi電子，D正確；

氫化物單質(zhì)氧化物酸堿鹽物質(zhì)類別

化合價

(4)

-4SiO2—?SiF4H4SiO4*—Na2SiOjCaSiO,

(D/1t

0Si⑸

單質(zhì)氧化物氟化物酸鹽物質(zhì)類別

知識點一碳、硅單質(zhì)及其氧化物

1.碳、硅的存在形態(tài)、物理性質(zhì)和用途

碳硅

存在形態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)化合態(tài)

金剛石：正四面體空間網(wǎng)狀結構

單質(zhì)結構石墨：層狀結構晶體硅：正四面體空間網(wǎng)狀結構

C60：足球形分子

金剛石：熔點高、硬度大晶體硅：灰黑色固體，有金屬光澤、熔

物理性質(zhì)

石墨：硬度小、電的良導體點高、硬度大，有脆性

金剛石用于制造切割刀具:石墨用于制

用途半導體材料和合金材料

造電極、鉛筆芯

［名師點撥］（1）碳單質(zhì)的結構不同導致物理性質(zhì)不同，但化學性質(zhì)相似。

（2）同素異形體之間的轉化是化學變化，但不是氧化還原反應。

2.碳、硅單質(zhì)的化學性質(zhì)

（1）碳單質(zhì)的化學性質(zhì)—還原性

①能與02反應（用化學方程式表示）

。2不足：2C+C）2=^^2cO；

。2充足：C+C）2^^82。

②能與其他物質(zhì)的反應（用化學方程式表示）

a.能與CuO反應：C+2CuO^=2Cu+C02T（可用于金屬的冶煉）:

b.能與CO2反應：C+CO2^^2cO；

c.能與水蒸氣反應：C+H2O(g)^^CO+H2(制水煤氣);

d.能與濃硫酸反應：C+2HzSOK濃)CO2T+2S(M+2H2。。

(2)硅單質(zhì)的化學性質(zhì)一還原性

①能與。2反應：Si+O2^^SiO2；

②能與氫氟酸反應(用化學方程式表示，下同)：Si+4HF=SiF4t+2H2??；

③能與NaOH溶液反應：Si+2NaOH+H2O=Na2SiC)3+2H2T。

3.硅的制備

(1)原料：二氧化硅、焦炭。

(2)原理：SiC)2+2C^^Si(粗)+2COT。

(3)提純：Si(粗)+2Cb=^SiCL,SiCL+2H2^^^Si(純)+4HCl。

4.碳和硅的氧化物

(1)一氧化碳：無色無味的有毒氣體，不溶于水，可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的還原劑。

(2)二氧化碳和二氧化硅

二氧化硅二氧化碳

類別均為酸性辜；化物

直線形結構，存在單個C02

結構由氧、硅原子構成空間網(wǎng)狀結構

分子

硬度大，熔、沸點高，常溫下為固熔、沸點低，常溫下為氣體，

物理性質(zhì)

體，不溶于水微溶于水

與水反應不反應CO2+H2OH2co3

只與氫氟酸反應：

化與酸反應不反應

。

學SiO2+4HF=SiF4T+2H2

少量：

性CC)2CO2+

能與堿

SiO2+2NaOH=Na2SiC)3+H2CK盛2NaOH=Na2CC>3十40；

質(zhì)(NaOH)

堿液的試劑瓶用橡膠塞)CO2過量：82+

反應

NaOH=NaHCO3

如與Na2SiC)3反應：NazSiCh

+用0+82(不

能與鹽如與Na2c。3反應：SiC>2+

足)=H2SiC)31+Na2co3或

反應Na2co3^^NazSiCb+CO2T

Na2SiO3+2H2O+2CO2(足

量):H2SiO31+2NaHCO3

能與堿

如與CaO反應：SiCh+CaO^^如與Na?O反應：Na2(D+

性氧化

COz=Na2cO3

物反應CaSQ

用途光導纖維、光學儀器、電子部件制飲料、制碳酸鹽

［名師點撥］(1)CO2與水反應生成碳酸，但SiO2不溶于水，不能用SiO2與水反應制備

硅酸。

(2)SiO2既能與HF反應，又能與NaOH溶液反應，但SiO2不是兩性氧化物。

知識點二硅酸、硅酸鹽和無機非金屬材料

1.硅酸

⑴弱酸性：ESQ難溶于水，其酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色，能與強堿(如NaOH)

反應，化學方程式為HzSiCb+2NaOH-Na2SiC)3+2H。

(2)不穩(wěn)定性：HzSiCh不穩(wěn)定，受熱易分解，化學方程式為H2SiO?=2=SiCh+HzO。

(3)硅酸的制備及硅膠

①制備原理:可溶性硅酸鹽(如NazSiCh)與較強的酸(如鹽酸)反應,化學方程式為Na?SiC)3

+2HC=H2SiO31+2NaCl。

②硅膠：硅酸在水中易聚合形成硅酸凝膠，經(jīng)干燥脫水后即得硅膠，常用作干燥劑和催

化劑的載體。

2.硅酸鹽

(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構成地殼巖石的重要成分。

(2)硅酸鹽組成的表示方法

通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成：

①氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物一較活潑金屬氧化物一二氧化硅一水，不同氧化

物間以“?”隔開。

②各元素的化合價保持不變，且滿足化合價代數(shù)和為零，各元素原子個數(shù)比符合原來的

組成。

如硅酸鈉(NazSiCh)可表示為NazOSiCh,長石(KAlSisOs)可表示為KzOAhChfSiCh。

(3)硅酸鈉

①物理性質(zhì)：白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃,有黏性，水溶液顯

堿性。

②化學性質(zhì)：能與酸性較硅酸強的酸反應

a.與鹽酸反應的化學方程式：

Na?SiC)3+2HCl=2NaCl+曄狽?

b.與少量CO2水溶液反應的化學方程式：

NazSiCh+H2O+CC)2=Na2CC)3+H2siCh1。

③用途：黏合劑（礦物膠），耐火阻燃材料。

3.無機非金屬材料

（1）傳統(tǒng)無機非金屬材料（如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料）

水泥玻璃陶瓷

生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英砂黏土

主要設備水泥回轉窯玻璃窯陶瓷窯

玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應：

Na2cCh+OC）2^^NaoSiCh+CChT；CaCCh+SiO2^^^CaSiCh+CChf。

（2）新型無機非金屬材料：如高溫結構陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷等。

［名師點撥］（1）玻璃中含有二氧化硅，因此氫氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氫氟酸不用玻

璃瓶而用塑料瓶。

（2）NaOH溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用玻璃塞而使用橡膠塞。

i.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是（）

A.C02溶于水形成碳酸，SiCh難溶于水

B.CCh通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀

C.高溫下SiCh與碳酸鹽反應生成CCh

D.氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，其氣體通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉

淀

2.下列關于SiCh和CO?的敘述不正確的是（）

A.都是共價化合物

B.都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應

C.都能溶于水且與水反應生成相應的酸

D.SiCh可用于制光導纖維，干冰可用于人工降雨

3.由二氧化硅制高純硅的流程如圖，下列判斷中錯誤的是（）

A.①②③均屬于氧化還原反應

B.氫氣和氯化氫均可循環(huán)利用

C.二氧化硅是一種堅硬難熔的固體

D.三氯甲硅烷（SiHCb）摩爾質(zhì)量為135.5g

4.《青花瓷》中所描述的“瓶身描述的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然于碗底”等圖

案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，

如藍紫色的硅酸銅領（BaCuSizOx,銅為+2價），下列有關硅酸銅領的說法不正確的是（）

A.可用氧化物形式表示為BaOCuOZSiCh

B.易溶解于強酸和強堿

C.性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色

D.x—6

5.工業(yè)上利用無機礦物資源生產(chǎn)部分材料的流程示意圖如下。下列說法正確的是（）

一鋁土礦-一除雜一-AI2O3TAI

礦

純堿、石英

一石灰石」?玻璃

高溫

物

cCl2H

一石英?,?Si(*fl)*SiC142*Si

局溫△△

資

Cui言Cu（粗）理

Cu(精)

（）,）

源一黃銅礦荔

Fe（）+S（）2+廢渣

（注:鋁土礦中含有AbCh、SiO2>Fe2O3）

A.在鋁土礦制備較高純度Al的過程中只用到NaOH溶液、CCh氣體

B.石灰石、純堿、石英、玻璃都屬于鹽，都能與鹽酸反應

C.在制粗硅時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2

D.黃銅礦（CuFeSz）與反應產(chǎn)生的CU2S、SO2均只是還原產(chǎn)物

1.（2022?河南焦作?一模）2020年12月17日，嫦娥五號帶回了近2公斤的月壤樣品。將

月壤進行20倍放大后能明顯看到褐色的玻璃狀物質(zhì)。下列有關玻璃的說法中正確的是

A.普通玻璃的原料是燒堿、石英、石灰石

B.普通玻璃和石英玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品

iWi溫

C.制備普通玻璃時的反應有Na2co3+SiO2^CO2T+Na2SiO3

D.普通玻璃用于鑲嵌建筑物的門窗、墻面，但其不具有保溫和防輻射等特征

2.（2022.江西?模擬預測）我國有著五千年文明歷史，下列有關說法正確的是

A.《本草圖經(jīng)》有“白磯多入藥用”，其白磯是[KA1（SO4）2」2H2O],具有殺菌、消毒之功效

B.詩句“月落烏啼霜滿天，江楓漁火對愁眠”。其中不包含有化學變化過程

C.“凡石灰，經(jīng)火焚煉為用……火力用后，燒酥石性，置于風中，久自吹成粉”中的“粉”為

CaO

D.古代燒制的“明如鏡，聲如磬”的瓷器，其主要成分為硅酸鹽

3.（2022.湖北.天門市教育科學研究院模擬預測）如圖是某元素常見物質(zhì)的“價一類”二維圖,

f為鈉鹽。下列說法不正確的是

化合價

氫

單

氧

質(zhì)

化酸鹽物質(zhì)類別

化

物

物

A.物質(zhì)a既可被氧化，也可被還原

B.可存在a-b—drerf的轉化關系

C.可通過灼熱的氧化銅除去d中混有的少量c

D.向足量f溶液中加入少量稀鹽酸，一定沒有CO2產(chǎn)生

4.灼熱的焦炭與水蒸氣反應所得產(chǎn)物為H2、CO和少量CO2,為了檢驗產(chǎn)物中的H2和CO（設

氣體均被充分吸收），設計如下實驗裝置，下列有關說法錯誤的是（）

A.為了實驗安全，應先點燃①處酒精燈，后點燃④處酒精燈

B.②③⑤中依次盛裝氫氧化鈉溶液、濃硫酸和澄清石灰水

C.④中黑色固體變紅色，即可證明產(chǎn)物中一定含有H2和CO中的一種或兩種

D.若用堿石灰替換無水硫酸銅，也可以達到檢驗H2和C。的目的

高溫

5.（2022?江蘇蘇州.模擬預測）工業(yè)可通過AI2O3+N2+3C_2A1N+3co制得高溫陶瓷材

料A1N。下列說法正確的是

A.傳統(tǒng)陶瓷主要成分是硅酸鹽B.A1N是分子晶體

C.N2發(fā)生氧化反應D.反應為復分解反應

1.（2022?遼寧?高考真題）北京冬奧會備受世界矚目。下列說法錯誤的是

A.冰壺主材料花崗巖屬于無機非金屬材料

B.火炬“飛揚”使用的碳纖維屬于有機高分子材料

C.冬奧會“同心”金屬獎牌屬于合金材料

D.短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯屬于有機高分子材料

2.（2022.河北?高考真題）定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正

確的是

A.傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料B.陶瓷主要成分為SiO?和MgO

C.陶瓷燒制的過程為物理變化D.白瓷的白色是因鐵含量較高

3.（2022?廣東?高考真題）陳述I和II均正確但不具有因果關系的是

選項陳述I陳述II

A用焦炭和石英砂制取粗硅Si02可制作光導纖維

B利用海水制取澳和鎂單質(zhì)可被氧化，Mg?*可被還原

C石油裂解氣能使澳的CCL溶液褪色石油裂解可得到乙烯等不飽和燃

DFeCl37K解可生成re。力膠體FeCL可用作凈水劑

4.（2019?浙江高考真題）下列說法不正頌的是

A.液氯可以儲存在鋼瓶中

B.天然氣的主要成分是甲烷的水合物

C.天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅

D.硫元素在自然界的存在形式有硫單質(zhì)、硫化物和硫酸鹽等

5.（2020?浙江高考真題）CasSiOs是硅酸鹽水泥的重要成分之一，其相關性質(zhì)的說法不正

頌的是（）

A.可發(fā)生反應：Ca3SiO5+4NH4C1—CaSiO3+2CaCl2+4NH3T+2H2O

B.具有吸水性，需要密封保存

C.能與SO2，反應生成新鹽

D.與足量鹽酸作用，所得固體產(chǎn)物主要為SiO?

基礎練

1.【答案】B

【解析】酸性強弱與水溶性沒有關系，則無法據(jù)此比較酸性強弱，故A錯誤；CO?通入可

溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀，反應方程式是Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO31，反

應原理是強酸制弱酸，說明碳酸比硅酸酸性強，故B正確；比較強酸制取弱酸是在溶液中

進行的反應，則在高溫下固體之間的反應不能比較酸性強弱，故C錯誤；HC1通入可溶性

碳酸鹽溶液中放出氣體，其氣體通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀，根據(jù)強酸制弱酸，只能

說明鹽酸的酸性比碳酸強，可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀，可能為鹽酸與硅酸鹽的反應，無

法確定碳酸與硅酸酸性的強弱，故D錯誤。

2.【答案】C

【解析】SiO2和C02都是共價化合物，A正確；都是酸性氧化物，都能與強堿溶液反應產(chǎn)

生鹽和水，B正確；SiCh不能溶于水且不能與水反應生成相應的酸，C錯誤；光在SiCh中

可以全反射，因此SiCh可用于制光導纖維，固態(tài)CO2容易升華，升華時吸收大量的熱，因

此干冰可用于人工降雨，D正確。

3.【答案】D

【解析】①②③反應前后元素化合價發(fā)生改變，故①②③發(fā)生的反應均是氧化還原反應,

A正確；由二氧化硅制高純硅的流程圖中反應過程中生成氫氣和氯化氫，同時氯化氫和氫氣

也作為反應物參與化學反應，故氫氣和氯化氫均可循環(huán)利用，B正確；二氧化硅熔點比較高,

硬度比較大，C正確；三氯甲硅烷(SiHCb)摩爾質(zhì)量為135.5g?moPi,D錯誤。

4.【答案】B

【解析】硅酸鹽用氧化物形式表示時，書寫順序為：活潑金屬氧化物、不活潑金屬氧化物、

二氧化硅、水，所以硅酸銅鋼用氧化物形式表示BaOCuOZSiCh，故A正確；硅酸銅鋼能

穩(wěn)定存在，說明不易溶解于強酸和強堿，故B錯誤；青花瓷能長期不褪色，說明硅酸銅鋼

性質(zhì)穩(wěn)定不易脫色，故C正確；硅酸銅領中Ba為+2價、Cu為+2價、Si為+4價、O為

—2價，根據(jù)化合價代數(shù)和等于0,可知x=6,故D正確。

5.【答案】C

【解析】由鋁土礦制備較高純度A1,可用氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉溶液，過濾

后通入CO2氣體生成氫氧化鋁，氫氧化鋁分解生成氧化鋁，電解氧化鋁可生成鋁，電解時

為降低熔點，可加入冰晶石，A錯誤；石英主要成分為二氧化硅，不是鹽，與鹽酸不反應,

且玻璃也與鹽酸不反應，B錯誤；粗硅的反應：SiO2+2C圖遢Si+2C0t，反應中SiCh為

氧化劑，C為還原劑，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2,C正確；黃銅礦(CuFeS?)

與O2反應產(chǎn)生的C112S、SO2、FeO中CuO元素化合價降低，則C112S、FeO均是還原產(chǎn)物，

SO2既是還原產(chǎn)物又是氧化產(chǎn)物，D錯誤。

提升練

1.【答案】C

【詳解】A.制造普通玻璃的主要原料是：純堿、石灰石和石英，A項錯誤；

B.石英玻璃的主要成分是二氧化硅，B項錯誤；

高溫

C.制造普通玻璃的主要原料是：純堿、石灰石和石英，則反應有Na2c03+SiO2CO2f+

Na2SiO3,C項正確；

D.普通玻璃具有透光、隔熱、隔聲、耐磨、耐氣候變化的性能，有的還有保溫、吸熱、防

輻射等特征，D項錯誤；

答案選C。

2.【答案】D

【詳解】A.明磯只能作凈水劑，不具有殺菌、消毒的作用，A項錯誤；

B.火是物質(zhì)燃燒時所表現(xiàn)出來的發(fā)熱、發(fā)光的現(xiàn)象，是包含了化學變化過程，B項錯誤；

C.CaC03煨燒后生成CaO,經(jīng)久置于空氣中最終變?yōu)镃aC03,C項錯誤；

D.陶瓷為傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，D項正確；

故答案選D。

3.【答案】D

【分析】結合圖示可知，a為CH4、b為C、c為CO、d為C02、e為H2co3,f為CO行或

HCO3?

【詳解】A.a為CH4,碳元素化合價可升高，氫元素化合價可降低，物質(zhì)a既可被氧化，

也可被還原，故A正確；

B.可存在a-b-d-e-f的轉化關系：甲烷高溫分解生成碳，碳燃燒生成二氧化碳，二氧

化碳溶于水生成碳酸，與適量的堿生成鹽，故B正確；

C.CO能被灼熱的氧化銅氧化生成二氧化碳，可通過灼熱的氧化銅除去d中混有的少量c,

故C正確；

D.f可能為正鹽或酸式鹽，向足量f溶液中加入少量稀鹽酸，正鹽轉化成酸式鹽，可能沒

有C02產(chǎn)生，酸式鹽和鹽酸，一定有二氧化碳產(chǎn)生，故D錯誤；

故選D。

4.【答案】D

【解析】由圖可知，①中C與水蒸氣反應生成H2、CO和少量CO2,實驗目的為檢驗產(chǎn)物

中的H2和CO,則②中NaOH溶液可除去CO2,③中濃硫酸干燥氣體，④中H?和CO均還

原CuO,若無水硫酸銅變藍，則檢驗出含有氫氣，⑤中澄清石灰水變渾濁可檢驗出含有CO,

最后處理尾氣。A項，H2、CO不純時加熱易發(fā)生爆炸，則為了實驗安全性，應先點燃①處

酒精燈，排出裝置中空氣后點燃④處酒精燈，正確；B項，由上述分析可知，②、③、⑤中

依次盛裝氫氧化鈉溶液、濃硫酸和澄清石灰水，正確；C項，叢和CO均還原CuO,當黑

色氧化銅變紅色，只能說明產(chǎn)物中一定含有H2和CO中的一種或兩種，無法確定具體是哪

種氣體，正確；D項，若用堿石灰替換無水硫酸銅，堿石灰可吸收水、二氧化碳，不能檢驗

氫氣，故D錯誤。

5.【答案】A

【詳解】A.玻璃、水泥和陶瓷均屬于無機硅酸鹽產(chǎn)品，則傳統(tǒng)陶瓷主要成分是硅酸鹽，A

正確；

B.A1N具有很高的熔點，故不是分子晶體，而是共價晶體（或者稱為原子晶體），B錯誤；

IWJ溫

C.A12O3+N2+3C2A1N+3co反應中N的化合價由0價降低到-3價，故N2發(fā)生還原反

應，C錯誤；

D.復分解反應是指兩種化合物互相交換成分生成兩種新的化合物的反應，故該反應不屬于

復分解反應，屬于氧化還原反應，D錯誤；

故答案為：Ao

真題練

1.【答案】B

【詳解】A.花崗巖的主要成分是石英、云母、長石等礦物，屬于無機非金屬材料，A正確；

B.碳纖維指的是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維，屬于無機非金屬材料，B錯誤；

C.金屬獎牌屬于合金材料，C正確；

D.聚乙烯屬于有機高分子材料，D正確；

故答案選B。

2.【答案】A

【詳解】A.陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是