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第十一讲 碳、硅及其化合物
1．了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
2．了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。
知识点一　碳、硅
1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途
(1)碳在自然界既有________态又有________态。碳的同素异形体有__________、________、无定形碳、______等。
(2)硅在地壳中的含量占第____位，仅次于____，全部以________态存在，是一种亲____元素，单质硅有________和________形两种。晶体硅是良好的________材料，在计算机等电子工业，可用作__________、大规模________等。硅是人类将________能转化为____能的常用材料，所以硅还用于制造________。
2．C、Si的化学性质
(1)碳单质的化学性质
常温下____(填“不”或“很”)活泼，在高温条件下有强________性。
①可燃性：2C＋O22CO、C＋O2CO2。
②还原性
a．与CO2反应的化学方程式：C＋CO22CO；
b．与水蒸气反应的化学方程式：
________________________________________________________________________；
c．与浓H2SO4反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)硅单质的化学性质
常温下化学性质不活泼，但能与________、________、________反应。
①与烧碱反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②加热时与O2 、Cl2等非金属单质反应，其化学方程式为
________________________________________________________________________。
知识点二　碳、硅的氧化物
1．碳的氧化物比较
分子式 CO CO2
工业制法(原理) 水煤气：
化学性质 ①可燃性： ②还原性(如还原Fe2O3)： ①具备酸性氧化物的通性②与Na2O2反应：
毒性 毒，能与人体内血红蛋白结合，使人体因缺氧而中毒 无毒，是造成 效应的主要气体
2.二氧化硅与二氧化碳的性质比较
二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其结构和主要性质可比较如下：
物质 二氧化硅 二氧化碳
化学式 SiO2 CO2
主要物理性质 硬度 ，熔、沸点 ，常温下为固体， 溶于水 熔、沸点 ，常温下为气体， 溶于水
化学性质 ①与水反应 不反应
②与酸反应 SiO2＋4HF=== 不反应
③与碱反应 ；盛碱液的试剂瓶用 塞
④与盐反应 SiO2＋Na2CO3 ；SiO2的 性 Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=== CO2＋Na2CO3＋H2O===
⑤与碱性氧化物反应 SiO2＋CaO CO2＋CaO
知识点三　硅酸、硅酸盐
1．硅酸
硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。
(1)硅酸不稳定，受热易分解：_______________________________________________。
(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：
________________________________________________________________________。
(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水份能力强，常用作________。
2．硅酸钠
(1)物理性质
白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性。
(2)化学性质
①水解显____性。
②与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：
与盐酸反应：____________________________________________________________。
与CO2水溶液反应：______________________________________________________。
(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．硅酸盐
(1)概念：__________________________的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)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，如硅酸钠(Na2SiO3)写成________，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成_______________________________。
4．传统无机非金属材料
(1)普通玻璃
①主要原料：____________________________________________________________。
②生产中主要化学方程式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
③主要成分：________、________、________。
(2)普通硅酸盐水泥
①主要原料：________、________。
②主要成分(写出名称和化学式)：__________________________________________
________________________________________________________________________。
一、碳、硅及其化合物的特性
物质 一般规律 硅及其化合物特性
Si 硅还原性大于碳 2C＋SiO2Si＋2CO↑
非金属单质与强碱溶液一般不产生H2 硅可与强碱溶液反应产生H2
非金属一般不与非氧化性酸反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体，常用于电子部件
SiO2 酸性氧化物一般与水反应生成相应酸 SiO2不溶于水，不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O但以下反应不符合此规律Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
H2SiO3 无机酸一般易溶于水 硅酸和原硅酸均难溶于水
硅酸盐 大多数硅酸盐难溶于水 常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液称水玻璃、泡花碱
　　　　　　　　　　　　　　　　　
二、无机非金属材料的使用
无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途，这些知识大多数属于识记知识。除了解前面所讲的传统无机非金属材料外，还应了解新型无机非金属材料的种类和用途。
材料类别 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 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 光缆通讯、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
1．研究在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的主要以4种无机碳形式存在，其中占95%。写出溶于水产生的方程式：__________。
(2)在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式：__________。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的只来自于，用标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：
___________+___________
2．C、Si是构成无机非金属材料的重要元素。
(1)Si在周期表中的位置为_____________。
(2)为比较C、Si的非金属性，某同学设计了如下实验：
装置①中盛放的试剂是________，装置②中发生反应的离子方程式是_____________。
(3)SiC是一种重要的高温耐磨材料。SiC中，C元素显________(填“正”或“负”)化合价，从原子结构角度解释原因是__________________。
【答案】 第三周期IVA族 饱和NaHCO3溶液 CO2+H2O+SiO32-=H2SiO3↓+CO32- 负 C、Si均位于IVA族，从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子吸引能力逐渐减弱，元素非金属减弱
一、碳及其化合物
1．“价-类”二维图可以表示元素化合价与物质类别之间的关系，图中的a、b、c、d、e代表常见的含碳物质，下列说法错误的是
A．由a得到e至少要经过三步化学反应 B．e可能难溶于水
C．c和水反应生成d D．b和氧气反应生成c
2．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
A．海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能
B．钙化释放CO2的离子方程式：2HCO+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O
C．影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等
D．光合作用，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏伽德罗常数)
3．由于石墨烯独特的结构，在石墨烯薄膜上施加较低的电压(1-10V)即可产生较高的热量，平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了20℃能发热4h的智能服饰，向世界展现了新时代的中国形象，下列说法中错误的是
A．石墨烯是能导热的金属材料
B．石墨烯属于单质
C．石墨烯能导电
D．在石墨烯薄膜上施加电压，使电能转化为热能
4．已知：①K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3；CaCO3+CO2+H2O→Ca（HCO3）2 ②KHCO3、Ca（HCO3）2都易溶于水 ③通入悬浊液中的气体，与溶液反应后才与沉淀反应，将足量CO2通入KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，则生成沉淀的质量和通入的CO2质量的关系中，正确的是
A． B． C． D．
二、硅及其化合物
1．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．晶体硅具有半导体特性，用于制耐温差硅橡胶 B．焦炭具有高熔点，用作工业炼铁原料
C．石英晶体具有高熔点，用作生产坩埚 D．CO具有还原性，用作工业炼铝
2．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3(沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应，易自燃)与过量H2在1100~1200℃反应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)，下列说法不正确的是
A．整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气
B．装置II、III中依次盛装的是浓H2SO4、温度高于32℃的温水
C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV石英管
D．尾气处理可直接通入NaOH溶液中
3．银催化刻蚀硅晶片工艺是利用一定浓度的H2O2和HF刻蚀溶液，把银薄膜覆盖的硅晶片部分蚀掉，从而剩余部分就形成硅纳米线的工艺，其反应原理如图所示。下列说法错误的是
A．该刻蚀装置是由银、HF和H2O2、硅组成微小的原电池
B．硅极发生的反应为：Si-4e-+6HF=+6H+
C．随着反应的进行，银薄膜附近pH逐渐减小
D．该刻蚀的总反应可表示为：Si+6HF+2H2O2=H2SiF6+4H2O
4．某黑色粉末由两种物质组成，为鉴定其成分进行如下实验：①取少量样品加入足量冷的稀硫酸，有气泡产生，固体部分溶解；②另取少量样品加入足量浓盐酸并加热，有气泡产生，固体全部溶解。该黑色粉末可能为
A．C、FeS B．Si、FeO
C．Fe、MnO2 D．CuO、Ag2O
5．天然晶体称为水晶，是古代重要宝石品种。有关的说法错误的是
A．属于原子晶体 B．属于非电解质 C．属于酸性氧化物 D．含有键
6．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．(熔融)
B．
C．
D．
7．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．陶瓷主要成分为和
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．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳的90%以上。
(1)下列不属于硅酸盐的是_______。
A．碳化硅陶瓷 B．黏土 C．玻璃 D． 石英
(2)科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了碳化硅纳米棒，反应的化学方程式为：8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl，其中氧化剂为______。
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可以用作______；Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温下反应制得，反应时可以采用的坩埚为______(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
(4)制备纯硅的生产过程为如图：
假设每一轮次制备1mol纯硅，生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93．75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比为______。
三、无机非金属材料
1．化学与材料息息相关。下列对北京冬奥会期间使用的物质的化学解读错误的是
选项 物质 化学解读
A 吉祥物“冰墩墩”的冰晶外壳由硅胶制成 硅胶耐强酸强碱不易燃烧
B 滑雪用的滑板涂层材料为聚四氟乙烯 聚四氟乙烯属于合成高分子材料
C 冬奥会使用由聚乳酸(全生物基可降解)材料制成的餐具 乳酸可以通过玉米、秸秆等生物质原料发酵而成，再聚合可得具有绿色、环保特点的聚乳酸
D 冬奥会的火炬外壳是碳纤维与功能性树脂制成的碳纤维复合材料 碳纤维和碳纳米材料都是无机非金属材料
A．A B．B C．C D．D
2．陶瓷版“冰墩墩”和“雪容融”均产自中国陶瓷之乡，下列说法错误的是
A．陶瓷、玻璃和水泥均属于无机非金属材料
B．陶瓷版“冰墩墩”上黑色涂料的主要成分为Fe2O3
C．高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀等优良性能
D．陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制而成
3．化学与科学、技术及生活有着密切联系。下列叙述错误的是
A．神舟十三号返回舱使用了酚醛空心微球，酚醛树脂属于通用高分子材料
B．液氧煤油发动机应用于我国新一代长征七号运载火箭中，煤油由煤干馏得到
C．核酸检测用于确定人体是否被新冠病毒感染，核酸属于生物大分子
D．北京冬奥会颁奖礼服添加了石墨烯发热材料，石墨烯属于新型无机非金属材料
4．化学让生活变得更美好，下列关于化学物质应用的说法错误的是
A．浓硫酸可用于蚀刻玻璃、石英制品
B．硅胶、生石灰均可作食品包装中的干燥剂
C．石墨烯的电阻率低、热导率高，可用作动力电池材料
D．氮化硅陶瓷的熔点高、硬度大，可用于制作切削刀具
5．石膏、水泥和石灰是传统的无机胶凝材料中的三大支柱。如图是石膏的部分层状结构，中间的虚线代表层与层的分界线。下列说法错误的是(已知：：H2O、：Ca2+、：硫氧四面体)
A．无水CaSO4可以用作干燥剂
B．每个H2O连接在1个Ca2+和相邻两层各1个SO的O上
C．加热石膏，可以破坏层与层之间的氢键，只发生物理变化
D．工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可以调节水泥的硬化速度
6．“一起向未来！”是2022北京冬奥会的口号，也是全世界人民的心声。下列相关叙述正确的是
A．吉祥物“冰墩墩”的冰晶外壳由硅胶制成，硅胶耐强酸碱不易燃烧
B．火炬“飞扬”以氢气为燃料，不用丙烷的原因是氢气燃点低、易压缩
C．跨临界二氧化碳(流体)直冷制冰技术利用了干冰升华吸热原理，进行相变制冷
D．山西小将苏翊鸣的滑板涂层材料为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯属于合成高分子材料
7．文物是传承文化的重要载体，下列主要成分不是硅酸盐的文物是
简牍 陶彩绘女舞俑 清雍正款霁红釉瓷碗 萧何月下追韩信图梅瓶
A B C D
A．A B．B C．C D．D
课程标准
基础知识通关
规律与方法
经典例题
基础通关练
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第十一讲 碳、硅及其化合物
1．了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。
2．了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。
知识点一　碳、硅
1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途
(1)碳在自然界既有________态又有________态。碳的同素异形体有__________、________、无定形碳、______等。
(2)硅在地壳中的含量占第____位，仅次于____，全部以________态存在，是一种亲____元素，单质硅有________和________形两种。晶体硅是良好的________材料，在计算机等电子工业，可用作__________、大规模________等。硅是人类将________能转化为____能的常用材料，所以硅还用于制造________。
2．C、Si的化学性质
(1)碳单质的化学性质
常温下____(填“不”或“很”)活泼，在高温条件下有强________性。
①可燃性：2C＋O22CO、C＋O2CO2。
②还原性
a．与CO2反应的化学方程式：C＋CO22CO；
b．与水蒸气反应的化学方程式：
________________________________________________________________________；
c．与浓H2SO4反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)硅单质的化学性质
常温下化学性质不活泼，但能与________、________、________反应。
①与烧碱反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②加热时与O2 、Cl2等非金属单质反应，其化学方程式为
________________________________________________________________________。
知识点一
1．(1)游离　化合　金刚石　石墨　C60
(2)二　氧　化合　氧　晶体　无定　半导体　半导体芯片　集成电路　太阳　电　光电池
2．(1)不　还原
②b.C＋H2O(g)CO＋H2
c．C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
(2)F2　HF　强碱
①Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑
②Si＋O2SiO2；Si＋2Cl2SiCl4
知识点二　碳、硅的氧化物
1．碳的氧化物比较
分子式 CO CO2
工业制法(原理) 水煤气：
化学性质 ①可燃性： ②还原性(如还原Fe2O3)： ①具备酸性氧化物的通性②与Na2O2反应：
毒性 毒，能与人体内血红蛋白结合，使人体因缺氧而中毒 无毒，是造成 效应的主要气体
2.二氧化硅与二氧化碳的性质比较
二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其结构和主要性质可比较如下：
物质 二氧化硅 二氧化碳
化学式 SiO2 CO2
主要物理性质 硬度 ，熔、沸点 ，常温下为固体， 溶于水 熔、沸点 ，常温下为气体， 溶于水
化学性质 ①与水反应 不反应
②与酸反应 SiO2＋4HF=== 不反应
③与碱反应 ；盛碱液的试剂瓶用 塞
④与盐反应 SiO2＋Na2CO3 ；SiO2的 性 Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=== CO2＋Na2CO3＋H2O===
⑤与碱性氧化物反应 SiO2＋CaO CO2＋CaO
知识点二
1.
分子式 CO CO2
工业制法(原理) 水煤气：C＋H2O(g)CO＋H2 CaCO3CaO＋CO2↑
化学性质 ①可燃性：2CO＋O22CO2②还原性(如还原Fe2O3)：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 ①具备酸性氧化物的通性②与Na2O2反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
毒性 剧毒，能与人体内血红蛋白结合，使人体因缺氧而中毒 无毒，是造成温室效应的主要气体
2.
物质 二氧化硅 二氧化碳
化学式 SiO2 CO2
主要物理性质 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
化学性质 ①与水反应 不反应 CO2＋H2O??H2CO3
②与酸反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 不反应
③与碱反应 SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；盛碱液的试剂瓶用橡胶塞 CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O或CO2＋NaOH===NaHCO3
④与盐反应 SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2的难挥发性 Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO；CO2＋Na2CO3＋H2O===2NaHCO3
⑤与碱性氧化物反应 SiO2＋CaOCaSiO3 CO2＋CaOCaCO3
知识点三　硅酸、硅酸盐
1．硅酸
硅酸____溶于水，其酸性比碳酸____，硅酸________(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。
(1)硅酸不稳定，受热易分解：_______________________________________________。
(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为：
________________________________________________________________________。
(3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水份能力强，常用作________。
2．硅酸钠
(1)物理性质
白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称________，有黏性。
(2)化学性质
①水解显____性。
②与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为：
与盐酸反应：____________________________________________________________。
与CO2水溶液反应：______________________________________________________。
(3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．硅酸盐
(1)概念：__________________________的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)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，如硅酸钠(Na2SiO3)写成________，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成_______________________________。
4．传统无机非金属材料
(1)普通玻璃
①主要原料：____________________________________________________________。
②生产中主要化学方程式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
③主要成分：________、________、________。
(2)普通硅酸盐水泥
①主要原料：________、________。
②主要成分(写出名称和化学式)：__________________________________________
________________________________________________________________________。
知识点三
1．不　弱　不能
(1)H2SiO3SiO2＋H2O
(2)H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O
(3)干燥剂
2．(1)水玻璃
(2)①碱　②Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3
3．(1)由硅、氧和金属元素组成的化合物
(2)Na2O·SiO2　K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
4．(1)①纯碱、石灰石、石英　②Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
③Na2SiO3　CaSiO3　SiO2
(2)①石灰石　黏土
②硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)
一、碳、硅及其化合物的特性
物质 一般规律 硅及其化合物特性
Si 硅还原性大于碳 2C＋SiO2Si＋2CO↑
非金属单质与强碱溶液一般不产生H2 硅可与强碱溶液反应产生H2
非金属一般不与非氧化性酸反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体，常用于电子部件
SiO2 酸性氧化物一般与水反应生成相应酸 SiO2不溶于水，不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生复分解反应 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一个规律，H2CO3酸性大于H2SiO3 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O但以下反应不符合此规律Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑
H2SiO3 无机酸一般易溶于水 硅酸和原硅酸均难溶于水
硅酸盐 大多数硅酸盐难溶于水 常见的可溶性硅酸盐为Na2SiO3，水溶液称水玻璃、泡花碱
　　　　　　　　　　　　　　　　　
二、无机非金属材料的使用
无机非金属材料在日常生活中有广泛的用途，这些知识大多数属于识记知识。除了解前面所讲的传统无机非金属材料外，还应了解新型无机非金属材料的种类和用途。
材料类别 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 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 光缆通讯、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
1．研究在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的主要以4种无机碳形式存在，其中占95%。写出溶于水产生的方程式：__________。
(2)在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式：__________。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的只来自于，用标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：
___________+___________
【答案】 、
【解析】
(1)溶于水后与反应生成，发生部分电离产生，方程式为：、；
(2)①通过固碳途径图可知，钙化作用是将转化为，同时释放出，反应为：；
②由于方程式中中的都来自于，所以根据氧原子守恒，方程式中左边为：，再根据碳原子守恒，方程式左边补充。
2．C、Si是构成无机非金属材料的重要元素。
(1)Si在周期表中的位置为_____________。
(2)为比较C、Si的非金属性，某同学设计了如下实验：
装置①中盛放的试剂是________，装置②中发生反应的离子方程式是_____________。
(3)SiC是一种重要的高温耐磨材料。SiC中，C元素显________(填“正”或“负”)化合价，从原子结构角度解释原因是__________________。
【答案】 第三周期IVA族 饱和NaHCO3溶液 CO2+H2O+SiO32-=H2SiO3↓+CO32- 负 C、Si均位于IVA族，从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子吸引能力逐渐减弱，元素非金属减弱
【解析】
(1)Si是14号元素，在周期表中位于第三周期IVA族，故答案为第三周期IVA族；
(2)要为比较C、Si的非金属性，可以根据最高价氧化物的水化物的酸性强弱比较。装置①生成的二氧化碳中混有少量氯化氢，可以选用饱和NaHCO3溶液除去，装置①中盛放的试剂是饱和NaHCO3溶液，装置②发生反应的离子方程式为CO2 + H2O + SiO32-=H2SiO3↓+ CO32-，故答案为饱和NaHCO3溶液；CO2 + H2O + SiO32-=H2SiO3↓+ CO32-；
(3)SiC是一种重要的高温耐磨材料。在SiC中，C、Si均位于IVA族，从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子吸引能力逐渐减弱，元素非金属减弱，C的非金属性比硅强，显负化合价，故答案为C、Si均位于IVA族，从上到下原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子吸引能力逐渐减弱，元素非金属减弱。
一、碳及其化合物
1．“价-类”二维图可以表示元素化合价与物质类别之间的关系，图中的a、b、c、d、e代表常见的含碳物质，下列说法错误的是
A．由a得到e至少要经过三步化学反应 B．e可能难溶于水
C．c和水反应生成d D．b和氧气反应生成c
【答案】A
【解析】
A．a是含碳元素的单质，e点所示物质是一种碳酸盐，从 a到e两步即可实现，即碳与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，二氧化碳与碱反应即可得到碳酸盐，A错误；
B．e点所示物质是一种盐，其中碳元素显+4价，即是碳酸盐，碳酸盐中的碳酸钙、碳酸钡等难溶于水，B正确；
C．c点所示的物质是二氧化碳，d点所示物质是一种酸，其中碳元素显+4价，所以该物质是碳酸，二氧化碳和水反应生成碳酸，C正确；
D．b、c均为含碳的氧化物，b中碳元素显+2价，所以b点表示的是一氧化碳，c中碳元素显+4价，所以c点所示的物质是二氧化碳，在点燃的条件下，一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳，D正确；
故选A。
2．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
A．海洋碳循环过程中能将太阳能转化为化学能
B．钙化释放CO2的离子方程式：2HCO+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O
C．影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等
D．光合作用，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为4NA(NA表示阿伏伽德罗常数)
【答案】D
【解析】
如图CO2在弱碱性条件下转化成Na2CO3、NaHCO3，遇氯化钙发生2HCO+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O，生成CaCO3沉淀钙化同时释放CO2，再经光合作用，形成有机物参与海洋碳循环。
A． CO2经光合作用形成有机物参与海洋碳循环，过程中能将太阳能转化为化学能，故A正确；
B． 钙化生成CaCO3沉淀同时，释放CO2的离子方程式：2HCO+Ca2+=CaCO3↓+CO2↑+H2O，故B正确；
C． 温度高或酸性条件下，二氧化碳在水中溶解度小，影响海洋碳循环的因素主要有海水的酸碱性、水温、藻类生物的分布等，故C正确；
D． 光合作用，碳由+4价降为0价，每生成0.1mol(CH2O)x转移电子数为0.4xNA(NA表示阿伏伽德罗常数)，故D错误；
故选D。
3．由于石墨烯独特的结构，在石墨烯薄膜上施加较低的电压(1-10V)即可产生较高的热量，平昌冬奥会“北京8分钟”主创团队用石墨烯制作了20℃能发热4h的智能服饰，向世界展现了新时代的中国形象，下列说法中错误的是
A．石墨烯是能导热的金属材料
B．石墨烯属于单质
C．石墨烯能导电
D．在石墨烯薄膜上施加电压，使电能转化为热能
【答案】A
【解析】
A．石墨烯属于碳单质，是能够导热的非金属材料，A错误；
B．石墨烯是碳的单质，B正确；
C．石墨烯属于碳单质，碳单质具有良好的导电性，可以导电，C正确；
D．根据题干信息可知，在石墨烯薄膜上施加较低的电压(1-10V)即可产生较高的热量，使电能转化为热能，D正确；
答案选A。
4．已知：①K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3；CaCO3+CO2+H2O→Ca（HCO3）2 ②KHCO3、Ca（HCO3）2都易溶于水 ③通入悬浊液中的气体，与溶液反应后才与沉淀反应，将足量CO2通入KOH和Ca（OH）2的混合稀溶液中，则生成沉淀的质量和通入的CO2质量的关系中，正确的是
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】
根据二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，所以沉淀质量增加，二氧化碳过量后沉淀又被溶解，即减少，同时考虑的题给的信息“③通入悬浊液中的气体，与溶液反应后才与沉淀反应”即可完成该题的解答。
一开始二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，此时沉淀质量增加，当二氧化碳和氢氧化钙反应完毕后，根据题中信息可以知道，此时溶液处出于悬浊液状态，所以此时发生的是二氧化碳和碳酸钾溶液或是没有反应完全的氢氧化钾的反应，不管怎么样都不会再有沉淀产生，但是同时沉淀的质量也不会减少，当把碳酸钾及氢氧化钾完全反应后，二氧化碳与碳酸钙反应生成了能够溶于水的碳酸氢钙，此时沉淀逐渐减少最后为零，则选项B符合题意，故答案选B。
二、硅及其化合物
1．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．晶体硅具有半导体特性，用于制耐温差硅橡胶 B．焦炭具有高熔点，用作工业炼铁原料
C．石英晶体具有高熔点，用作生产坩埚 D．CO具有还原性，用作工业炼铝
【答案】C
【解析】
A．晶体硅具有半导体特性，是应用最为广泛的半导体材料。而耐温差的硅橡胶是以Si-O单元为主链，以有机基团为侧基的线性聚合物，是典型的半无机半有机聚合物，既具有无机高分子的耐热性，又具有有机高分子的柔顺性。两者并无对应关系，A不符合题意；
B．工业炼铁利用的是焦炭的还原性，与焦炭的熔点无关，B不符合题意；
C．石英晶体熔点高，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶，磨料等工业，因此可用作生产坩埚，C符合题意；
D．CO确实具有还原性，但是铝却是活泼金属，需要电解熔融的氧化铝才能获得铝单质，两者没有对应关系，D不符合题意；
故合理选项为C。
2．制造芯片用到高纯硅，用SiHCl3(沸点：31.85℃，SiHCl3遇水会剧烈反应，易自燃)与过量H2在1100~1200℃反应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)，下列说法不正确的是
A．整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气
B．装置II、III中依次盛装的是浓H2SO4、温度高于32℃的温水
C．实验时，先打开装有稀硫酸仪器的活塞，收集尾气验纯，再预热装置IV石英管
D．尾气处理可直接通入NaOH溶液中
【答案】D
【解析
由实验装置可知，I中Zn与稀硫酸反应生成氢气，II中浓硫酸干燥氢气，Ⅲ中气化的SiHCl3与过量H2混合，Ⅳ中高温下反应硅，且SiHCl3遇水发生SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl，以此来解答。
A．SiHCl3的沸点为31.85°C，且易自燃，因而整个实验的关键是控温、检查装置气密性和排尽装置中的空气，故A正确；
B．装置Ⅱ中浓H2SO4可干燥氢气，Ⅲ中盛装温度高于32℃的温水，目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化，与氢气反应，故B正确；
C．实验时应先打开装有稀硫酸仪器的活塞制取氢气，用氢气将装置内的空气排出，收集尾气验纯，再预热装置Ⅳ石英管，防止氢气不纯加热易爆炸，故C正确；
D．SiHCl3与氢气在1100～1200°C反应制备高纯硅，因而处理尾气时，因该在通入NaOH溶液前加上防倒吸装置，故D错误；
故选：D。
3．银催化刻蚀硅晶片工艺是利用一定浓度的H2O2和HF刻蚀溶液，把银薄膜覆盖的硅晶片部分蚀掉，从而剩余部分就形成硅纳米线的工艺，其反应原理如图所示。下列说法错误的是
A．该刻蚀装置是由银、HF和H2O2、硅组成微小的原电池
B．硅极发生的反应为：Si-4e-+6HF=+6H+
C．随着反应的进行，银薄膜附近pH逐渐减小
D．该刻蚀的总反应可表示为：Si+6HF+2H2O2=H2SiF6+4H2O
【答案】C
【解析】
A．根据图示可知：在Si电极上失去电子，在Ag电极上得到电子，电解质溶液为HF和H2O2，它们形成闭合回路，实现了化学能向电能的转化，即构成了原电池，A正确；
B．根据图示可知：在Si电极上，Si失去电子产物与HF结合形成H2SiF6和H+，反应方程式为Si-4e-+6HF=+6H+，故B正确；
C．根据图示可知：在Ag薄膜附近发生反应：2H++2e-+H2O2=2H2O，所以随着反应的进行，溶液中c(H+)减小，溶液的pH逐渐增大，C错误；
D．在Ag电极上反应为：2H++2e-+H2O2=2H2O，在Si电极上发生反应为Si-4e-+6HF=+6H+，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，可知总反应方程式为Si+6HF+2H2O2=H2SiF6+4H2O，D正确；
故选C。
4．某黑色粉末由两种物质组成，为鉴定其成分进行如下实验：①取少量样品加入足量冷的稀硫酸，有气泡产生，固体部分溶解；②另取少量样品加入足量浓盐酸并加热，有气泡产生，固体全部溶解。该黑色粉末可能为
A．C、FeS B．Si、FeO
C．Fe、MnO2 D．CuO、Ag2O
【答案】C
【解析】
A．C与浓盐酸并加热不反应，故A错误；
B．Si与稀硫酸、浓盐酸均不能反应，故B错误；
C．Fe与稀硫酸反应生成氢气，MnO2与稀硫酸不反应；Fe浓盐酸反应生成氢气，MnO2与浓盐酸并加热反应生成氯气，故C正确；
D．CuO与浓盐酸反应不能生成气体，故D错误。
故选C。
5．天然晶体称为水晶，是古代重要宝石品种。有关的说法错误的是
A．属于原子晶体 B．属于非电解质 C．属于酸性氧化物 D．含有键
【答案】D
【解析】
A．SiO2属于原子晶体，A正确；
B．SiO2难溶于水，在熔融状态下也不能导电，属于非电解质，B正确；
C．SiO2属于酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸盐和水，C正确；
D．SiO2晶体中只含有Si-O键，不含Si=O键，D错误；
故选D。
6．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．(熔融)
B．
C．
D．
【答案】A
【解析】
A．电解熔融的氧化铝可以得到铝和氧气，铝在氯气中燃烧可以得到氯化铝，A正确；
B．FeS2与氧气高温时反应生成二氧化硫和氧化铁，二氧化硫和水反应生成亚硫酸，B错误；
C．氨气和氧气在催化剂、加热条件下反应生成NO和水，NO为不成盐氧化物，不能和NaOH反应，C错误；
D．二氧化硅不能和水反应生成硅酸，D错误；
故答案选A。
7．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．陶瓷主要成分为和
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．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．陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，C错误；
C．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．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；
故答案为：A。
8．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐占地壳的90%以上。
(1)下列不属于硅酸盐的是_______。
A．碳化硅陶瓷 B．黏土 C．玻璃 D． 石英
(2)科学家用金属钠、四氯化碳和四氯化硅制得了碳化硅纳米棒，反应的化学方程式为：8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl，其中氧化剂为______。
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可以用作______；Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温下反应制得，反应时可以采用的坩埚为______(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
(4)制备纯硅的生产过程为如图：
假设每一轮次制备1mol纯硅，生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93．75%。则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H2的物质的量之比为______。
【答案】 AD CCl4 防火剂 D 5:1
【解析】
(1)黏土、玻璃主要成分为硅酸盐，属于硅酸盐；碳化硅陶瓷成分为SiC，石英的成分为SiO2，两者不属于硅酸盐；
答案选AD。
(2)根据反应化学方程式为8Na+CCl4+SiCl4=SiC+8NaCl，碳的化合价由+4价降为-4价，故CCl4为氧化剂。
(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可以用作防火剂；Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温下反应制得，普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚都含有二氧化硅，能够与碱反应，氧化铝能与碱反应，故制备硅酸钠时只能选用铁坩埚；
答案选D。
(4)反应生成1mol纯硅需补充HCl，需补充H2为，则补充投入HCl和H2的物质的量之比为():()≈5:1。
三、无机非金属材料
1．化学与材料息息相关。下列对北京冬奥会期间使用的物质的化学解读错误的是
选项 物质 化学解读
A 吉祥物“冰墩墩”的冰晶外壳由硅胶制成 硅胶耐强酸强碱不易燃烧
B 滑雪用的滑板涂层材料为聚四氟乙烯 聚四氟乙烯属于合成高分子材料
C 冬奥会使用由聚乳酸(全生物基可降解)材料制成的餐具 乳酸可以通过玉米、秸秆等生物质原料发酵而成，再聚合可得具有绿色、环保特点的聚乳酸
D 冬奥会的火炬外壳是碳纤维与功能性树脂制成的碳纤维复合材料 碳纤维和碳纳米材料都是无机非金属材料
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】
A．硅胶能够与碱反应，不耐碱腐蚀，A错误；
B．聚四氟乙烯是通过人工合成的有机高分子化合物，属于合成高分子材料，B正确；
C．聚乳酸可以通过植物秸秆发酵得到，聚乳酸材料可以降解，不会污染环境，既有利于减少环境污染物的排放，又有利于实现资源再利用，C正确；
D．碳纤维和碳纳米材料主要成分都是碳，属于无机非金属材料，D正确；
故答案为：A。
2．陶瓷版“冰墩墩”和“雪容融”均产自中国陶瓷之乡，下列说法错误的是
A．陶瓷、玻璃和水泥均属于无机非金属材料
B．陶瓷版“冰墩墩”上黑色涂料的主要成分为Fe2O3
C．高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀等优良性能
D．陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制而成
【答案】B
【解析】
A．陶瓷、玻璃和水泥等硅酸盐材料，属于传统无机非金属材料，故A正确；
B． Fe2O3为红色粉末，陶瓷版“冰墩墩”上黑色涂料的主要成分不可能为Fe2O3，故B错误；
C．高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀等优良性能，故C正确；
D．陶瓷是以黏土及天然矿物岩为原料，经加工烧制而成，属于硅酸盐制品，故D正确；
选B。
3．化学与科学、技术及生活有着密切联系。下列叙述错误的是
A．神舟十三号返回舱使用了酚醛空心微球，酚醛树脂属于通用高分子材料
B．液氧煤油发动机应用于我国新一代长征七号运载火箭中，煤油由煤干馏得到
C．核酸检测用于确定人体是否被新冠病毒感染，核酸属于生物大分子
D．北京冬奥会颁奖礼服添加了石墨烯发热材料，石墨烯属于新型无机非金属材料
【答案】B
【解析】
A．酚醛树脂是苯酚和甲醛发生缩聚反应得到，属于通用高分子材料，故A正确；
B．煤油由石油分馏得到，故B错误；
C．核酸相对分子质量较大，属于生物大分子，但不属于高分子，故C正确；
D．石墨烯属于新型无机非金属材料，故D正确。
综上所述，答案为B。
4．化学让生活变得更美好，下列关于化学物质应用的说法错误的是
A．浓硫酸可用于蚀刻玻璃、石英制品
B．硅胶、生石灰均可作食品包装中的干燥剂
C．石墨烯的电阻率低、热导率高，可用作动力电池材料
D．氮化硅陶瓷的熔点高、硬度大，可用于制作切削刀具
【答案】A
【解析】
A．浓硫酸与SiO2不反应，HF能与SiO2反应，故浓硫酸不可用于刻蚀玻璃、石英制品，氢氟酸可以，A错误；
B．硅胶、生石灰都有吸水性，可作食品包装中的干燥剂，B正确；
C．石墨烯的电阻率低、热导率高，可用于制作动力电池材料，C正确；
D．氮化硅陶瓷的硬度大，可用于制作切削刀具，D正确；
故答案为A。
5．石膏、水泥和石灰是传统的无机胶凝材料中的三大支柱。如图是石膏的部分层状结构，中间的虚线代表层与层的分界线。下列说法错误的是(已知：：H2O、：Ca2+、：硫氧四面体)
A．无水CaSO4可以用作干燥剂
B．每个H2O连接在1个Ca2+和相邻两层各1个SO的O上
C．加热石膏，可以破坏层与层之间的氢键，只发生物理变化
D．工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可以调节水泥的硬化速度
【答案】C
【解析】
A．硫酸钙可以吸收游离水生成结晶水合物石膏，可以做干燥剂，A项正确；
B．已知：：H2O、：Ca2+、：硫氧四面体(即硫酸根离子，四面体中每个顶点均代表一个O原子)，由图可知每个H2O连接在1个Ca2+和相邻两层各1个SO的O上，B项正确；
C．加热石膏可失去结晶水，存在化学变化，C项错误；
D．石膏可调节水泥硬化速度，故工业制备水泥以黏土、石灰石为主要原料，辅料石膏可以调节水泥的硬化速度，D项正确；
答案选C。
6．“一起向未来！”是2022北京冬奥会的口号，也是全世界人民的心声。下列相关叙述正确的是
A．吉祥物“冰墩墩”的冰晶外壳由硅胶制成，硅胶耐强酸碱不易燃烧
B．火炬“飞扬”以氢气为燃料，不用丙烷的原因是氢气燃点低、易压缩
C．跨临界二氧化碳(流体)直冷制冰技术利用了干冰升华吸热原理，进行相变制冷
D．山西小将苏翊鸣的滑板涂层材料为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯属于合成高分子材料
【答案】D
【解析】
A．硅胶即干燥的硅酸，会和碱反应，不耐碱，A错误；
B．以氢气为燃料，不用丙烷的原因是氢气燃烧只生成水，是环境友好型燃烧，B错误；
C．物质存在三种不同的相态：气相、液相以及固相，而超临界状态则是气液两相的分界线消失的一种特殊状态，当物质处于超临界状态时，它同时存在液体和气体的性质，由此可见跨临界二氧化碳(流体)直冷制冰技术没有利用干冰(固态二氧化碳)升华吸热原理，C错误；
D．聚四氟乙烯是由CF2=CF2通过加聚反应制得的聚合物，属于合成高分子材料，D正确；
答案选D。
7．文物是传承文化的重要载体，下列主要成分不是硅酸盐的文物是
简牍 陶彩绘女舞俑 清雍正款霁红釉瓷碗 萧何月下追韩信图梅瓶
A B C D
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】
A．简牍主要成分为植物纤维，A符合题意；
B．陶彩绘女舞俑，陶制品为硅酸盐材料，B不符合题意；
C．瓷碗为瓷器，瓷器主要成分为硅酸盐，C不符合题意；
D．梅瓶也是瓷器，为硅酸盐材料，D不符合题意；
故选A。
课程标准
基础知识通关
规律与方法
经典例题
基础通关练
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