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第04 讲 碳、硅无机非金属材料
目录
01 课标达标练
题型01 硅和及其化合物的性质及应用
题型02 高纯硅的工业制备流程及分析
题型03 碳及其化合物的性质
题型04 碳及其化合物的实验探究
题型05 传统硅酸盐材料及性能
题型06 新型无机非金属材料及应用
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 考查硅及其化合物的性质及应用
1. （2025•四川达州市•预测） 科技兴则民族兴，科技强则国家强。下列科技产品含有的物质属于无机非
金属材料的是
1
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A. 长征三号乙运载火箭外壳所用的铝合金
B. 奋斗者号隔音材料所用的聚氨酯泡沫
C. 中国芯生产所用的硅
D. 5G-A 基站建造时所用的钢筋混凝土
2. （2025•四川达州市•二模）半导体材料硅的表面进行抛光处理的反应原理为：3Si+2Cr2O7
2-+28H+ = 3Si4+
+4Cr3++14H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A. 1molSi 中含有Si—Si 键的数目为4NA
B. 标准状况下，2.7gH2O 中含有的电子总数为1.5NA
C. 1LpH=4 的0.1mol/LK2Cr2O7溶液中
离子数为0.1NA
D. 反应每生成1mol 氧化产物，转移电子数目为2NA
3. （2025·四川射洪中学·三模）2024 年12 月27 日076 两栖攻击舰“四川舰”在上海下水，舷号为“51”，
可以使用电磁弹射无人机，进行制空突击、压制防空等作战任务。下列有关“无人机”说法正确的是
A. 其控制芯片主要材料为二氧化硅，属于共价晶体
B. 机身所用的玻璃纤维增强聚酯树脂，属于复合材料
C. 机翼主体——碳纳米材料，属于有机高分子材料
D. 起落架用到的航空铝材合金，比纯铝的熔点高、硬度大
4. (2024·四川遂宁市•三诊)化学知识的应用与我们生产、生活及生产材料密切相关，在我国传统文化中也
有很多的记载，下列有关说法合理的是
A. 用纳米技术催化CO2合成可降解塑料聚碳酸酯，可实现“碳”的循环利用
B. 半导体行业有这样一句话：“从沙滩到用户”，包含了粗硅的制备反应，该反应说明碳元素的非金属性
比硅元素强。
C. “墨滴无声入水惊，如烟袅袅幻形生”中的“墨滴”是一种分散质
D. 航母舰体材料为合金钢，舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀
02 高纯硅的工业制备流程及分析
5.（2025·全国·模拟预测）“从沙滩到用户”是指半导体工业中，从沙子中(主要成分是
)提取粗硅，
加工成高纯硅，最终制成电子产品的过程，具体原理如下。已知电负性：
，下列说法正确的是
2
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A．步骤①的反应为2C+SiO2=====2CO+Si，说明碳的非金属性比硅强
B．整个过程中只有
可以循环利用
C．步骤③中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为
D．
与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为
6．近日，清华大学等重点高校为解决中国“芯”——半导体芯片，成立了“芯片学院”。某小组拟在实
验室制造硅，其流程如图：
制造原理：2Mg +SiO2=====2MgO+Si
除杂原理：Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑，MgO+2HCl=MgCl2+H2O
下列说法中正确的是
A．操作1、操作2 均为过滤
B．SiO2、SiH4均含有共价键，等质量的二者分子数之比为8：15
C．点燃石英砂和镁粉的混合物发生的副反应为2 Mg +Si====Mg2Si
D．当有2mol 电子转移时，能生成14 g Si
7．“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应用流程图
表示如下：
下列说法不正确的是
A．反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1 2∶
B．上述流程中，HCl 和H2可以循环利用
C．从基本反应类型角度，反应①②③均为置换反应
3
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D.从能量变化角度，由反应②③推测，反应③是放热反应
8．（2025·河南开封·三模）单质Z 是一种常见的半导体材料，可由X通过特定路线制备，已知X为Z的氧化
物，Y 是一种氢化物且分子结构与甲烷相似。下列说法错误的是
A．X可用来生产光导纤维 B．Z 能与盐酸发生化学反应
C．反应①的转化应在保护气中进行 D．流程中涉及2 个氧化还原反应
03 碳及其化合物的性质
9．（2025·四川雅安市·二诊）下列应用中所用到的物质与其化学性质无关的是
A. 石墨可以用作电极材料
B. 甲烷可以用作燃料电池的原料
C. 维生素C 用作水果罐头中的抗氧化剂
D. 食用醋可以除去水壶中的水垢
10.（2025·四川安岳中学·二模）劳动是一切知识的源泉。下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是
选项
劳动项目
化学知识
A
糕点制作：用NaHCO3作膨松剂
NaHCO3受热易分解
B
水质消毒：用ClO2对自来水进行消毒
ClO2具有强氧化性
C
金属防腐：船舶外壳安装镁合金
还原性：Mg>Fe
D
农业种植：铵态氮肥要保存在阴凉处
NH 水解呈酸性
A. A
B. B
C. C
D. D
11. （2025•四川广安市•二诊）
在催化剂“—O—Ga—O—Zn—”作用下加氢制甲醇，再通过催化剂
“SAPO-34”制乙烯，反应历程如图所示（“□”表示氧原子空位，“*”表示微粒吸附在催化剂表面），下
列说法正确的是
4
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A. 加入“—O—Ga—O—Zn—”催化剂，降低了
合成甲醇的
，速率加快
B. 历程中涉及极性键和非极性键的断裂与形成
C. 理论上，每产生1mol 乙烯，需消耗2mol 氢气
D.
中C、O 的杂化类型不同
12．（2025·四川·押题卷1）反应
可用于储氢，可能机理如图所示。下列
说法正确的是
A．该反应的
B．步骤I 中
带正电荷的C 与催化剂中的N 之间作用
C．步骤III 中存在非极性键的断裂和形成
D．反应中每消耗
，转移电子数约为
04 碳及其化合物的实验探究
13．（2025·四川德阳市·二诊）下列装置或操作能达到实验目的的是
5
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A. 图①：除去铁屑表面的油污
B. 图②：探究
与
的反应是否可逆
C. 图③：比较
与
固体的热稳定性
D. 图④：探究压强对
化学平衡的影响
14. 我国倡导低碳生活，减少二氧化碳的排放，“碳捕捉技术”可实现二氧化碳的分离、储存和利用。实
际生产中，常利用NaOH 溶液来“捕捉”CO2，其工艺流程如图所示(部分条件及物质未标出)，下列说法正
确的是
A．CO2是引起酸雨的主要物质之一
B．整个过程中，只有CO2可循环利用
C．能源消耗低是该技术的一大优点
D．该生产过程中，没有涉及到氧化还原反应
15．（2025·山西晋中·二模）实验室制取
的装置如图所示（制备时先通入
调节溶液
），下列
说法错误的是
A．试剂a 是饱和NaHCO3溶液
B．装置C 可以换成敞口容器
C．调节pH 的目的是防止生成铁的氢氧化物
D．FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标准溶液滴定
6
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05 传统硅酸盐材料及性能
16. 中华文化源远流长、博大精深，云南省馆藏文物是中华文化的重要代表。下列文物主要是由硅酸盐材
料制成的是
文物
战国牛虎铜案
溪山行旅图
西汉滇王编钟
新石器时代鸡形陶壶
选项
A
B
C
D
17．（2025·四川绵阳·二模）四川绵阳有“李白出生地，中国科技城”之称。下列叙述正确的是
A. “花间一壸酒”，酿制美酒过程中酒化酶将淀粉直接氧化为乙醇和
B. “挥剑决浮云”，锻造宝剑“淬火”时Fe 与
反应生成
C. “1965 两弹城”，原子弹的核心材料是
，U 位于周期表第七周期
D. “2024 科博会”，展示的铝硅电子玻璃的基础成分主要是
合金
18．宋代五大名窑分别为钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑
变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
06 新型无机非金属材料的性能及应用
19. (2025·四川高考改革•适应性训练)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
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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
20．（2024•四川成都实外教育集团•联考） 《美国化学文摘》近期对2024 年值得期待的科技突破作出了
预测。其中包括绿色化学加速扩张、脱碳能源、CRISPR 临床验证、生物材料兴起。下列说法错误的是
A. 寻找电池“濒危元素”替代品、发现更可持续的催化剂等均可减少化学过程对环境的影响
B. 用不产生或少产生二氧化碳的能源取代基于化石燃料的能源，实现能源生产脱碳
C. 纳米材料具有巨大的比表面积和表面活性，被广泛用于医疗领域。纳米材料属于胶体
D. 大飞机C919 采用大量先进复合材料、铝锂合金等。铝锂合金属于金属材料
21．（2025·四川攀枝花第三高级中学·二模）化学与生活、科技、社会发展息息相关。下列有关说法错误
的是
A. 在酿酒过程中需要加入酒曲，酒曲可以起到催化剂的作用
B. 石墨烯弹性气凝胶制成的轻质“碳海绵”可用作处理海上原油泄漏的吸油材料
C. 天问一号探测器着陆火星过程中使用了芳纶制作的降落伞，芳纶是天然高分子材料
D. 人体由于腹泻引起脱水时，可以注射0.9%的氯化钠溶液补充电解质和水分
22． (2024·河北保定重点高中联考)近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的说法错误的是
石墨烯：从石墨中分离出
来，是最薄、最坚硬的纳米
材料
石墨炔：平面网状结构的全
碳分子，具有优良的化学稳
定性
纳米碳管：具有优良的场发
射性能，制作阴极显像管、
储氢材料
A.石墨烯具有良好的导电性
B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体
C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜
D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同
1．（2025·四川成都外国语中学·预测）从废旧铅酸蓄电池
铅膏中回收铅的工艺流程如图所示(流程中部
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分产物已经略去)。查阅资料显示：
、
；
、
为可溶于水的强电解质。下列说法错误的是
A. 步骤i 使用的物质a 具有还原性
B. 步骤ii 的实验操作中需用到玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗
C. 步骤iii 反应的离子方程式是
D. 工业上用
和
混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅的提纯，可在阳极得到纯铅
2．（2025•四川绵阳普明中学•二模）柠檬酸钙
是一种常见的食品补钙剂。柠檬酸钙微溶于
水，难溶于乙醇，在常温常压下稳定，但在高温、潮湿或与强氧化剂接触时可能会发生分解反应。某学习
小组以蛋壳为主要原料制备柠檬酸钙的流程如下图：
下列说法正确的是
A. 上述实验流程中可循环使用的物质是醋酸
B. 上述实验流程中干燥柠檬酸钙时，温度越高效果越好
C. 上述实验流程中生成醋酸钙的离子方程式为
D. 与金属反应时，同浓度的柠檬酸的反应速率比醋酸慢
3.（2024•四川遂宁市•三诊） 中国提出二氧化碳排放在2030 年前达到峰值，2060 年前实现碳中和。这体
现了中国作为全球负责任大国的环境承诺和行动决心。二氧化碳选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展
绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一、常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制
甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)，下列说法错误的是
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A. 二氧化碳选择性加氢制甲醇是放热反应
B. 催化剂能改变反应机理，加快反应速率，降低反应热
C. 总反应为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)
D. 该历程的决速步为HCOO*＋4H*=CH3O*＋H2O
4.（2025 高三下·辽宁沈阳·月考）硅酸盐是地壳岩石的主要成分，在硅酸盐中，四面体Si
(如图甲为俯
视投影图)通过共用顶角氧原子可形成六元环(图乙)、无限单链状(图丙)、无限双链状(图丁)等多种结构。石
棉是由钙、镁离子以离子数1 3∶的比例与单链状硅酸根离子形成的一种硅酸盐。
下列说法不正确的是
A．大多数硅酸盐材料硬度高与硅氧四面体结构有关
B．六元环的硅酸盐阴离子化学式为(SiO3
C．石棉的化学式为CaMg3Si4O10
D．双链状硅酸盐中硅氧原子数之比为4 11
∶
5．(2024·河南濮阳期末)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芯片的主要
原料。已知第三代工业制取多晶硅流程如图所示：
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下列说法正确的是
A．Y、Z 分别为Cl2、H2
B．制取粗硅的过程中焦炭被氧化为CO2
C．Y 与SiHCl3制备多晶硅的反应属于置换反应
D．已知电负性Cl＞H＞Si，则SiHCl3与水反应的产物只有H2SiO3、HCl
6．(2024·江西先知大联考)H2SO4-SiO2法生产多晶硅的流程如图。下列说法错误的是
A．上述流程说明SiO2可溶于H2SO4
B．合成1 反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1 1∶
C．合成2 的反应为SiF4＋NaAlH4===SiH4＋NaAlF4
D．净化、热解中生成的多晶硅为还原产物
7．（2025·四川·三模）CO2加氢制甲醇(CH3OH)不仅减少了CO2排放，而且缓解了能源短缺的问题。该过
程发生的主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
（1）已知：标准摩尔生成焓是指在
、
由稳定态单质生成
化合物时的焓变。该反应中
的相关物质的标准摩尔生成焓
数据已列入下表。
物质
H2(g)
CO2(g)
H2O(g)
CH3OH(g)
0
-394
-242
-201
则∆H1= ，反应Ⅰ自发进行的条件是 。(填“高温”、“低温”或“任意温度”)
（2）向密闭容器中加入CO2(g)和H2(g)，合成CH3OH(g)。已知反应Ⅰ的正反应速率可表示为
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，逆反应速率可表示为
，其中
、
为速率常数。
①上图中能够代表
的曲线为 (填“L1”、“L2”、“L3”或“L4”)。
②温度为T1时，反应Ⅰ的化学平衡常数K= 。
（3）在一定条件下，将1molCO2和2molH2通入一装有催化剂的恒容密闭容器中充分发生反应Ⅰ、Ⅱ．平
衡时CH3OH 和CO 的选择性、CO2的转化率随温度的升高的变化曲线如图所示。
①图中代表CO2的转化率随温度的升高变化的是曲线 (填“a”、“b”或“c”)；CO2的转化率随
温度的升高呈现如图变化趋势的原因是 。
②该体系中，573K 时，反应Ⅱ的浓度平衡常数为 (保留两位有效数字)。
（4）某小组为了研究不同条件下催化剂对相同时间内CH3OH 产率的影响，根据实验结果将不同温度下，
不同催化剂对相同时间内CH3OH 产率影响绘图如下，据图应选择的温度及催化剂为___________。
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A．
B．
C．
D．
8．（2025·河南·三模）四溴化硅可用于合成其他含硅化合物，常温下为无色透明的液体，沸点为
，
熔点为
，易水解，在空气中“发烟”。实验室根据反应
，利用如下装置制备
粗
品（加热及夹持装置略）。
实验步骤如下：
检查装置气密性并装好试剂后，先通入一段时间的氮气。然后将管式炉加热至
，将液溴加热至
，同时通入冷却水，然后利用氮气将溴蒸气送入管式炉中反应，反应结束后经分离得到无色液体。
已知：高温下硅酸分解生成二氧化硅。
回答下列问题：
（1）仪器B 中应加入 （填“水”或“油”）作为热传导介质；仪器D 中冷却水应从
（填“x”或“y”）口通入。
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（2）仪器F 中CaCl2的作用是 ；仪器G 中NaOH 溶液的作用是 （用离子方程式表
示）。
（3）写出SiBr4与NaOH 溶液反应的化学方程式： 。
（4）采用如下方法测定溶有少量Br2的SiBr4纯度，实验步骤如下：
a．称取
产品 b．高温灼烧 c．溶于适量水中，充分反应
后过滤
d．在________中冷却至室温 e．所得沉淀经洗涤后置于质量为
的坩埚中 f．称量质量为
d
①中所需仪器的名称是 。
②正确的操作顺序为
（填字母）。
③产品纯度为
（用含
的代数式表示）；若高温灼烧后在空气中冷却，则产品纯度
（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
1．（2025·湖北卷）下列描述不能正确地反映事实的是
A．室温下
与碳不发生反应，高温下可生成
和
B．室温下苯与溴不发生反应，温度升高生成大量溴苯
C．通常含硒的化合物有毒性，但微量硒元素有益健康
D．某些镇痛类生物碱可用于医疗，但滥用会危害健康
2．（2025·河北卷）河北省古建筑数量大，历史跨度长，种类齐全，在我国建筑史上占有非常重要的地
位。下列古建筑组件主要成分属于有机物的是
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A．基石
B．斗拱
C．青瓦
D．琉璃
3．（2025·陕晋青宁卷卷）下列有关物质性质与用途对应关系错误的是
A．单晶硅熔点高，可用于制造芯片
B．金属铝具有还原性，可用于冶炼金属
C．浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂
D．乙炔燃烧火焰温度高，可用于切割金属
4．(2024·广东卷，2，2 分) “极地破冰”“太空养鱼”等彰显了我国科技发展的巨大成就。下列说法正确
的是
A．“雪龙2”号破冰船极地科考：破冰过程中水发生了化学变化
B．大型液化天然气运输船成功建造：天然气液化过程中形成了新的化学键
C．嫦娥六号的运载火箭助推器采用液氧煤油发动机：燃烧时存在化学能转化为热能
D．神舟十八号乘组带着水和斑马鱼进入空间站进行科学实验：水的电子式为
5．(2024·全国新课标卷，1，3 分)文房四宝是中华传统文化的瑰宝。下列有关叙述错误的是
A．羊毛可用于制毛笔，主要成分
蛋白质
B．松木可用于制墨，墨的主要成分是单质碳
C．竹子可用于造纸，纸的主要成分是纤维素
D．大理石可用于制砚台，主要成分为硅酸盐
6．(2024·山东卷，1，2 分)中国书画是世界艺术瑰宝，古人所用文房四宝制作过程中发生氧化还原反应的
是
A．竹管、动物尾毫→湖笔 B．松木→油烟→徽墨
C．楮树皮→纸浆纤维→宣纸 D．端石→端砚
7.(2024·湖北卷，2，3 分) 2024 年5 月8 日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要
采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是
A．发蓝处理
B．阳极氧化 C．表面渗镀 D．喷涂油漆
8．(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℃，
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熔点为-126.5℃，易水解。实验室根据反应Si+3HCl=====SiHCl3+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)。
16
