碳和硅一轮复习

碳、硅及无机非金属材料【考情分析】本讲内容在高考中碳、硅及其化合物的知识单独考查的题目较少。

常与晶体结构、元素周期律、化学方程式及化工流程相结合，重在考查考生创新思维以及理论联系实际的能力。

题型以选择题、推断题为主，难度适中。

【核心素养分析】1.变化观念与平衡思想：根据碳、硅的结构，预测在一定条件下碳、硅及其化合物可能发生的化学变化。

2.科学态度与社会责任：关注与碳、硅有关的热点问题（如光导纤维、硅电池、半导体材料），形成可持续发展的意识；知道碳、硅及其化合物对社会发展的重大贡献。

【网络构建】【知识梳理】智能点一碳及其重要化合物1．碳单质(1)常见碳单质的结构和物理性质常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等，它们互为同素异形体。

(2)化学性质a ．与O 2的反应(用化学方程式表示)： ①O 2不足：2C ＋O 2=====点燃2CO ； ②O 2充足：C ＋O 2=====点燃 CO 2。

b ．与氧化物反应(用化学方程式表示)： ①与CuO 反应：2CuO ＋C 2Cu ＋CO 2↑； ②与Fe 2O 3反应：Fe 2O 3＋3C 2Fe ＋3CO ↑；③与CO 2反应：CO 2＋C2CO ；④与水蒸气反应：C ＋H 2O(g)CO ＋H 2(制水煤气)； ⑤与SiO 2反应：SiO 2＋2C Si ＋2CO ↑(制粗硅)；SiO 2＋3CSiC ＋2CO ↑(制金刚砂)c ．与强氧化性酸反应①与浓硫酸反应：C ＋2H 2SO 4(浓)CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。

②与浓硝酸反应：C ＋4HNO 3(浓)CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。

(3)碳单质的用途：①金刚石结构坚硬，作玻璃刻刀、机器钻头、装饰品等；②石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温 铅笔芯、电极、润滑剂、坩埚； ③木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性吸附食品色素、除臭、防毒面具、冰箱除味剂等； ④作燃料，用于家庭取暖、做饭等；⑤作还原剂：冶炼金属，如冶炼金属铜、铁等。

2022届老高考化学一轮复习45分钟精准训练：碳、硅及其化合物无机非金属材料(建议用时：45分钟)一、单项选择题（本大题共20小题，每小题只有一个选项符合题目要求）1．有一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是碳化硅、陶瓷和碳纤维。

下列有关该新型材料的叙述正确的是( )A．耐高温但不耐腐蚀B．比钢铁轻，但质地较脆C．有固定的熔点D．是一种新型无机非金属材料2．从石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下：①SiO2＋2C=====高温Si(粗)＋2CO↑②Si(粗)＋2Cl2=====△SiCl4③SiCl4＋2H2=====高温Si(纯)＋4HCl关于上述反应的叙述不正确的是( )A．①③是置换反应，②是化合反应B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅C．任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子D．高温下在炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅3．绿色化学实验指在绿色化学思想的指导下，对常规实验进行改革而形成的实验新方法。

下列符合绿色化学实验操作的是( )A．将一氧化碳还原氧化铜的尾气直接排入空气中B．将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中C．将与氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全D．将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离4．Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一，其相关性质的说法不正确的是( )A．可发生反应：Ca3SiO5＋4NH4Cl=====△CaSiO3＋2CaCl2＋4NH3↑＋2H2OB．具有吸水性，需要密封保存C．能与SO2反应生成新盐D．与足量盐酸作用，所得固体产物主要为SiO25．《光明日报》报道称，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。

其转化过程如图所示。

下列说法中正确的是( )A ．反应①的产物中含有水B ．反应②为化合反应C ．所制得的汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物D ．这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气中不含氮氧化物6．福建省三钢集团近年来大气污染治理成绩显著，厂区“绿”意盎然。

第1讲无机非金属材料的主角——硅[考纲要求] 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。

考点一碳、硅单质的存在与性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。

碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。

(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。

(2)Si ⎩⎪⎨⎪⎧与非金属单质反应⎩⎨⎧ O 2：Si ＋O 2=====△SiO 2F 2：Si ＋2F 2===SiF4Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△SiCl4与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑深度思考1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？答案 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。

2．硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业上获取硅单质的过程。

答案 粗硅的制取：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑ 由粗硅制取纯硅(常用方法)： Si(粗)＋2Cl 2=====加热SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl题组一 新材料、新技术下C 、Si 的考查 1．下列关于硅的说法中，不正确的是( )A ．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D ．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 答案 C解析 硅在常温下能与F 2、氢氟酸等发生反应。

第25讲碳、硅无机非金属材料[复习目标] 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。

考点一碳族元素碳1．碳族元素(1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA族元素，又称碳族元素，其价层电子排布式为________。

(2)碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为____________。

2．金刚石、石墨、C60的物理性质金刚石石墨C60晶体类型共价晶体混合型晶体分子晶体物理性质熔点高，硬度大，不导电熔点高，硬度____，____导电熔点低，不导电主要用途钻石制作，切割工具，钻探机的钻头等做电极、润滑剂、铅笔芯广泛应用于超导、医学领域3.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===____________。

1．金刚石、石墨、C60都是由碳元素组成的单质()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() 3．二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红，说明二氧化碳具有酸性()4．低碳环保中的“碳”是指二氧化碳()5．石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应()6．向空气中排放二氧化碳会形成酸雨()7．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() 8．向氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体()1．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．金刚石和石墨是碳元素的两种不同单质，二者互称为同素异形体B．在100 kPa时，1 mol石墨转变为金刚石要吸收1.895 kJ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14 6C，该核素的中子数为8D．引起温室效应的气体之一CO2中含极性共价键2．中国努力争取2060年前实现碳中和。

碳、硅及无机非金属材料完卷时间：50分钟可能用到的相对原子质量：H1 O16 Mg24 Al27 Si28 Fe56一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）1．（2021·广东汕头市·高三二模）芯片被誉为“现代工业粮食”，是新一代信息产业的基石。

制备芯片材料高纯硅的装置如下图所示(加热及夹持装置省略)，利用SiHCl3与过量H2在1100～1200℃反应(SiHCl3沸点为31.8℃，遇水会强烈水解)，下列说法不正确．．．的是A．装置B中的试剂是浓硫酸B．实验开始时先打开装置A中的K1C．装置C采用常温冷却水，目的是使SiHCl3与H2充分混合D．石英管中发生反应SiHCl3+H21100-1200CSi+3HCl【答案】C【解析】装置A中Zn与稀硫酸反应产生H2，由于SiHCl3遇水强烈水解，故需要对氢气进行干燥，故装置B 中盛放浓硫酸，装置C采用热水浴加热，使SiHCl3气化，与H2形成混合气体，进入石英管中反应，高温条件下，SiHCl3被H2还原为Si。

A．由分析知，装置B中盛放浓硫酸，起到干燥氢气的作用，A正确；B．实验开始时先打开K1，利用生成的H2将装置中的空气排尽，防止加热石英管时因H2不纯而爆炸，B正确；C．由于SiHCl3为液体，实验需得到SiHCl3气体，故装置C应采用热水浴，使SiHCl3气化，C错误；D．SiHCl3被H2还原为Si，根据元素守恒推知另一产物为HCl，故该反应为：SiHCl3+H21100~1200℃Si+3HCl，D正确；故答案选C。

2．（2021·湖北高三零模）水泥是人类最伟大的发明之一，主要成分为硅酸三钙(3CaO∙SiO2)。

将其与适量的水反应，形成相互交联的结构，反应式如下2(3CaO∙SiO2)+6H2O=3CaO∙2SiO2∙3H2O+3Ca(OH)2∆H＜0。

但是，需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。

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第四章 第1讲 无机非金属材料的主角—硅一、课前预习：1．碳和硅位于周期表中的第 族，属于碳族元素。

碳族元素原子最外层电子数为 ，既不 容易 电子，也不容易 电子。

易形成 键，难形成 键.2．碳族元素的递变规律：从上到下电子层数依次 ，原子半径依次 ，原子核对最外层电子的吸引能力 ，失电子的能力 ，从上到下由非金属递变为金属的变化非常典型。

其中碳是非金属，硅、锗是半导体材料，锡、铅是金属。

3．碳族元素在自然界里的存在：自然界里碳有 、 两种；硅在地壳里无游离态，主要以含氧化合物的形式存在.4．几种同素异形体：碳： 、 、 ;硅:晶体硅，无定形硅。

二、知识梳理（一)碳和硅1.物理性质：金刚石熔点 、硬度 .金刚石用作切割刀具，制饰品；石墨熔点高、质软，有滑腻感，可用作电极、铅笔芯等。

晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。

晶体硅可用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池。

2。

化学性质：（2)硅⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧与氢氧化钠反应：与氢氟酸反应：：：：与非金属单质反应：222Cl F O3.思考与探究1：用化学方程式表示工业上获取纯硅的过程.；；。

（二）碳、硅的氧化物——CO2和SiO2物质二氧化硅二氧化碳结构结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度，熔、沸点，常温下为固体，不溶于水。

熔、沸点，常温下为气体，微溶于水化学性质①与水反应不反应CO2＋H2O H2CO3②与酸反应不反应③与碱反应CO2少量:CO2过量：④与盐反应与Na2CO3反应:与Na2CO3反应：⑤与碱性氧化物反应与CaO的反应：与Na2O的反应:⑥与碳反应C＋CO2错误!2CO2C＋SiO2错误!Si＋2CO↑2同意这种看法吗？ .主要用途:CO2：化工原料、灭火剂。

专题4.1 碳、硅及其无机非金属材料1.了解C 、Si 元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。

2.了解C 、Si 元素单质及其重要化合物对环境的影响。

知识点一 碳及其重要化合物 1．碳单质(1)结构、存在形态、物理性质和用途存在形态 游离态和化合态 结构金刚石：空间网状结构；石墨：层状结构同素异形体 金刚石、石墨、C 60、C 70 物理性质金刚石：熔点高、硬度大； 石墨：硬度小、电的良导体、有滑腻感用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯、高温润滑剂 (2)主要化学性质——还原性可燃性2C ＋O 2(不足)=====点燃2CO 、C ＋O 2(足量)=====点燃CO 2 与氧化 物反应CuO ：2CuO ＋C=====△2Cu ＋CO 2↑(冶炼金属)SiO 2：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑(制取粗硅) H 2O ：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2(制取水煤气)与强氧化 性酸反应浓H 2SO 4：C ＋2H 2SO 4(浓)=====△CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 浓HNO 3：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O2．一氧化碳(CO) (1)物理性质无色气体，有毒，难溶于水。

(2)化学性质——还原性①燃烧：2CO ＋O 2=====点燃2CO 2，淡蓝色火焰； ②还原CuO ：CuO ＋CO=====△Cu ＋CO 2(冶炼金属)。

3．二氧化碳(CO 2)(1)物理性质：CO 2是一种无色、无味的气体，能溶于水，固态CO 2俗称干冰。

(2)化学性质：与H 2O 、Na 2O 、Ca(OH)2(足量、澄清)、Mg 反应的方程式分别为CO 2＋H 2O H 2CO 3、Na 2O＋CO 2===Na 2CO 3、CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O 2Mg ＋CO 2=====点燃2MgO ＋C 。

碳、硅及其化合物【练习题】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)碳有多种同素异形体，而氧不存在同素异形体( )(2)单质硅常用作半导体材料和光导纤维( )(3)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )(4)石墨在一定条件下能转化成金刚石，该转化属于物理变化( )(5)燃料燃烧产物CO 2是温室气体之一( )(6)将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该溶液中一定含有CO 2－3( ) (7)标准状况下，5.6 L CO 2气体中含有氧原子数为0.5N A ( )(8)将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在CO 2－3( )(9)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学反应( )(10)利用如图装置除去CO 气体中的CO 2气体( )(11)元素碳的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体( )(12)甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有转化关系：甲――→丁乙丁甲丙，若甲为焦炭，则丁可能是O 2( )(13)因为HF 与SiO 2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记( )(14)下列转化在一定条件下能够实现：SiO 2――→HCl (aq )SiCl 4――→H 2高温Si( ) (15)石英砂可用于生产单晶硅( )(16)用NaOH 溶液不能分离氧化铁中混有的二氧化硅( )(17)物质间转化能一步实现：粗硅――→Cl 2高温SiCl 4――→H 2高温Si( ) (18)硅的最高价氧化物可用于制造光导纤维( )(19) SiO 2既能和NaOH 溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物( )(20) Si 和SiO 2都用于制造光导纤维( )(21) SiO 2可与HF 反应，因而氢氟酸不能保存在玻璃瓶中( )(22)高温下用焦炭还原SiO 2制取粗硅( )(23)硅胶作袋装食品的干燥剂的过程中没有发生化学变化( )(24) pH ＝2的溶液中可能大量存在Na ＋、NH ＋4、SiO 2－3( )(25)向Na 2SiO 3溶液中滴加稀盐酸的离子方程式：Na 2SiO 3＋2H ＋===H 2SiO 3↓＋2Na＋( )(26)向Na 2SiO 3溶液中通入过量SO 2的离子方程式：SiO 2－3＋SO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋SO 2－3( )(27)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应( )2．大气中CO 2含量的增加会加剧“温室效应”。