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第04讲 碳、硅及无机非金属材料
目录
01 考情透视·目标导航
02 知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 碳、硅及其化合物
知识点1 碳及其重要化合物
知识点2 硅及其重要化合物
考向1 碳及其化合物的性质与应用
考向2 二氧化碳的综合利用
考向3 硅及其化合物的性质与应用
考向4 硅的工业制法
考点二 硅酸盐、新型无机非金属材料
知识点1 硅酸盐
知识点2 传统无机非金属材料
知识点3 新型无机非金属材料
考向1 硅酸盐材料
考向2 新型无机非金属材料
04真题练习·命题洞见
考点要求 考题统计 考情分析
碳及其化合物 2023浙江1月7题，3分；2022江苏卷7题，3分；2022福建卷1题，4分；2021山东卷1题，2分；2021湖北卷1题，3分；2021全国乙卷1题，6分；2021海南卷1题，2分 本讲知识的特点是繁杂，涉及的化学反应多，物质间的转化关系多样。注意Si、SiO2在现代科技中的应用经常以选择题形式出现，随着新能源、新材料、新工艺的发展应用，对碳硅及其化合物性质和应用的考查有逐渐增多的趋势，已成为高考考查的热点。预计高考命题仍然会以生活、生产、实际应用为背景，突出C、Si及其重要化合物的性质及应用，题型延续选择题、填空题、综合推断题及实验探究题的形式，结合能源、环保等，以新材料、新工艺为载体，考查碳、硅及其化合物的晶体结构、性质及应用，以检测考生理论联系实际、运用化学理论解决实际问题的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识。
硅及其化合物 2024浙江1月7题，3分；2023湖北卷3题，3分；2023辽宁卷3题，3分；2022山东卷18题，12分；2022广东卷3题，2分；2022江苏卷6题，3分；2022浙江1月10题，2分；2021辽宁卷1题，3分
无机非金属材料 2023浙江6月1题，3分；2023湖南卷1题，3分；2022河北卷1题，3分；2022广东卷3题，2分；2021重庆卷1题，3分
复习目标： 1．了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。 2．了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境的影响。 3．通过从材料组成和性质的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，并能科学合理地使用。
考点一 碳、硅及其氧化物
知识点1 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)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。
(2)主要化学性质——还原性
可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
与氧化物反应 CuO：C＋2CuO2Cu＋CO2↑(冶炼金属)； SiO2：2C＋SiO2Si＋2CO↑ (制取粗硅)； H2O： C＋H2O(g)H2＋CO (制取水煤气)
与强氧化性酸反应 浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O； 浓HNO3：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
2．CO、CO2的性质对比
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 无 CO2＋H2OH2CO3
与碱反应 (石灰水) 无 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
相互转化
用途 燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
知识点2　硅及其重要化合物
1．硅单质
2．二氧化硅
3．硅酸
【名师点晴】
熟记下列方程式：
1．用SiO2制取粗硅的反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
2．Si和NaOH溶液的反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
3．SiO2和NaOH溶液的反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
4．SiO2和氢氟酸的反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
5．向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。
考向1 碳及其化合物的性质与应用
【例1】新材料的新秀——石墨烯和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
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
【答案】D
【解析】石墨烯是碳的单质，A错误；氧化石墨烯因为还含有氢元素，故不是石墨烯的氧化物，也不是碳的同素异形体，B、C错误；由于氧化石墨烯结构中含有羟基和羧基等亲水基团，所以它具有一定的亲水性，D正确。
【变式训练】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，1mol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
【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，1mol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。
考向2 二氧化碳的综合利用
【例2】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 mol 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
【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 mol 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。
【变式训练】科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　)。
A．CO2是自然界碳循环中的重要物质
B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原
C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料
D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料
【答案】C
【解析】含碳燃料燃烧以及动植物呼吸都会产生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是自然界碳循环中的重要物质，A项正确；CO2加氢转化为乙烯，C元素的化合价降低，CO2得电子，被还原，B项正确；CO2中C元素的化合价为+4，只能发生得电子的还原反应，CO2在阴极得电子转化为燃料，C项错误；CO2与环氧丙烷反应可合成聚碳酸酯，聚碳酸酯易降解，D项正确。
考向3 硅及其化合物的性质与应用
【例3】(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”戒“共价”)化合物。
【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。
【变式训练】(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) SiiHCl3Si(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 。
【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。
考向4 硅的工业制法
【例4】(2024 高一下·湖北省武汉市期中)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
【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。
【变式训练】(2024 高一下·湖南省长沙市月考)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
【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。
考点二 硅酸盐、新型无机非金属材料
知识点1 硅酸盐材料
1．硅酸盐是由硅、氧与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
2．硅酸钠
(1)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)与酸性比硅酸强的酸反应
a．与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
b．与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。
(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。
(1)氧化物的书写顺序：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。
(2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。
【名师提醒】
1．硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。
2．H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可以从两方面解释：①硅酸盐比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。
知识点2 传统无机非金属材料
1．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
2．常见硅酸盐材料比较
物质 水泥 玻璃 陶瓷
生产原料 黏土、石灰石 纯碱、石灰石和石英 黏土
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
3．玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
知识点3　新型无机非金属材料
材料类型 主要特性 示例 用途
高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体
光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆、医疗、照明等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉等
【易错提醒】
水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
考向1 硅酸盐
【例1】(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( )

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
【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。
【变式训练】“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
【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。
考向2 新型无机非金属材料
【例2】(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
【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。
【变式训练】(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
【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．(2024·浙江1月卷，7，3分)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( )
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
【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．(2023 辽宁省选择性考试，3)下列有关物质的工业制备反应错误的是( )
A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HCl
C．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑
【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．(2022 江苏卷，6)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·mol-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·mol 1
【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，1mol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·mol 1，故D错误；故选A。
4．(2022 河北省选择性考试，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．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
【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。
5．(2022 河北省选择性考试，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．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
【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。
6．(2022 广东选择性考试，3)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( )
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
【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。
7．(2021 全国乙卷，1)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
【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。
8．(2021 海南选择性考试，1) 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
【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。
9．(2023 山东卷，18)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】(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=。
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第04讲 碳、硅及无机非金属材料
目录
01 考情透视·目标导航
02 知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 碳、硅及其化合物
知识点1 碳及其重要化合物
知识点2 硅及其重要化合物
考向1 碳及其化合物的性质与应用
考向2 二氧化碳的综合利用
考向3 硅及其化合物的性质与应用
考向4 硅的工业制法
考点二 硅酸盐、新型无机非金属材料
知识点1 硅酸盐
知识点2 传统无机非金属材料
知识点3 新型无机非金属材料
考向1 硅酸盐材料
考向2 新型无机非金属材料
04真题练习·命题洞见
考点要求 考题统计 考情分析
碳及其化合物 2023浙江1月7题，2分；2022江苏卷7题，3分；2022福建卷1题，4分；2021山东卷1题，2分；2021湖北卷1题，3分；2021全国乙卷1题，6分；2021海南卷1题，2分 本讲知识的特点是繁杂，涉及的化学反应多，物质间的转化关系多样。注意Si、SiO2在现代科技中的应用经常以选择题形式出现，随着新能源、新材料、新工艺的发展应用，对碳硅及其化合物性质和应用的考查有逐渐增多的趋势，已成为高考考查的热点。预计高考命题仍然会以生活、生产、实际应用为背景，突出C、Si及其重要化合物的性质及应用，题型延续选择题、填空题、综合推断题及实验探究题的形式，结合能源、环保等，以新材料、新工艺为载体，考查碳、硅及其化合物的晶体结构、性质及应用，以检测考生理论联系实际、运用化学理论解决实际问题的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识。
硅及其化合物 2024浙江1月7题，3分；2023湖北卷3题，3分；2023辽宁卷3题，3分；202山东卷18题，12分；2022广东卷3题，2分；2022江苏卷6题，3分；2022浙江1月10题，2分；2021辽宁卷1题，3分
无机非金属材料 2023浙江6月1题，2分；2023湖南卷1题，3分；2022河北卷1题，3分；2022广东卷3题，2分；2021重庆卷1题，3分
复习目标： 1．了解C、Si元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应用。 2．了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境的影响。 3．通过从材料组成和性质的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，并能科学合理地使用。
考点一 碳、硅及其氧化物
知识点1 碳及其重要化合物
1．碳单质
(1)存在形式：有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为__________________。
(2)主要化学性质——还原性
可燃性 2C＋O2(不足)2CO、C＋O2(足量)CO2
与氧化物反应 CuO：__________________________ (冶炼金属)； SiO2：______________________________ (制取粗硅)； H2O： ________________________ (制取水煤气)
与强氧化性酸反应 浓H2SO4：__________________________________________； 浓HNO3：__________________________________________。 ________________________________________________
2．CO、CO2的性质对比
CO CO2
物理性质 ______无味气体，密度比空气小，难溶于水 ______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______) 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 无 CO2＋H2OH2CO3
与碱反应 (石灰水) 无 ____________===CaCO3↓＋H2O
相互转化
用途 燃料、冶炼金属 灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
知识点2　硅及其重要化合物
1．硅单质
2．二氧化硅
3．硅酸
【名师点晴】
熟记下列方程式：
1．用SiO2制取粗硅的反应：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
2．Si和NaOH溶液的反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
3．SiO2和NaOH溶液的反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
4．SiO2和氢氟酸的反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。
5．向Na2SiO3溶液中通入少量CO2气体：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。
考向1 碳及其化合物的性质与应用
【例1】新材料的新秀——石墨烯和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
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
【变式训练】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，1mol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
考向2 二氧化碳的综合利用
【例2】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 mol 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
【变式训练】科技的进步为二氧化碳资源化利用提供了广阔的前景。下列说法错误的是(　　)。
A．CO2是自然界碳循环中的重要物质
B．CO2加氢转化为乙烯，CO2被还原
C．CO2电催化时，在阳极转化为燃料
D．CO2与环氧丙烷可合成可降解塑料
考向3 硅及其化合物的性质与应用
【例3】(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”戒“共价”)化合物。
【变式训练】(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) SiiHCl3Si(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 。
考向4 硅的工业制法
【例4】(2024 高一下·湖北省武汉市期中)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
【变式训练】(2024 高一下·湖南省长沙市月考)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
考点二 硅酸盐、新型无机非金属材料
知识点1 硅酸盐材料
1．硅酸盐是由______、______与其他化学元素结合而成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
2．硅酸钠
(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)与酸性比硅酸强的酸反应
a．与盐酸反应的化学方程式：____________________________________。
b．与CO2水溶液反应的化学方程式：______________________________。
(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．硅酸盐组成的表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。
(1)氧化物的书写顺序：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。
(2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。
如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为____________，长石(KAlSi3O8)可表示为__________________。
【名师提醒】
1．硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐硅酸钠，其水溶液称为泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。
2．H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可以从两方面解释：①硅酸盐比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。
知识点2 传统无机非金属材料
1．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
2．常见硅酸盐材料比较
物质 水泥 玻璃 陶瓷
生产原料 ____________ __________________ ____________
主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑
3．玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。
知识点3　新型无机非金属材料
材料类型 主要特性 示例 用途
高温结构陶瓷 能承受高温，强度高 氮化硅陶瓷 汽轮机叶片、轴承、永久性模具等
半导体陶瓷 具有电学特性 二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体
光学材料 具有光学特性 光导纤维 光缆、医疗、照明等
生物陶瓷 具有生物功能 氧化铝陶瓷 人造骨骼、人造关节、接骨螺钉等
【易错提醒】
水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
考向1 硅酸盐
【例1】(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( )

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
【变式训练】“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
考向2 新型无机非金属材料
【例2】(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
【变式训练】(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，7，3分)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( )
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
2．(2023 辽宁省选择性考试，3)下列有关物质的工业制备反应错误的是( )
A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HCl
C．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑
3．(2022 江苏卷，6)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·mol-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·mol 1
4．(2022 河北省选择性考试，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．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
5．(2022 河北省选择性考试，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．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
6．(2022 广东选择性考试，3)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( )
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
7．(2021 全国乙卷，1)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
8．(2021 海南选择性考试，1) 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
9．(2023 山东卷，18)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)。
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