专题12 碳、硅及无机非金属材料--2025年高考化学一轮复习知识点（新高考专用）

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2.精练高考真题，明确方向。以下三点：一是主干知识考查“集中化”，二是基础知识新视角，推陈出新，三是能力考查“综合化”。
3.摸清问题所在，对症下药。要提高后期的备考质量，还要真正了解学生存在的问题，只有如此，复习备考才能更加科学有效。所以，必须加大信息反馈，深入总结学情，明确备考方向，对症开方下药，才能使学生的知识结构更加符合高考立体网络化要求，才能实现基础→能力→分数的转化。
4.切实回归基础，提高能力。复习训练的步骤包括强化基础，突破难点，规范作答，总结方法，通过这样的总结，学生印象深刻，应用更加灵活。
知识清单12 碳、硅及无机非金属材料
知识点01 碳及其化合物
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_________________。

金刚石 石墨 足球烯
①金刚石：__________空间网状结构。
物理性质：熔点____，硬度_____，_____导电。
②石墨：层状结构，每层为___________的平面网状结构。
物理性质：熔点_____，硬度______，_____导电，具有润滑性。
③足球烯（C60）：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成。_____导电。
(2)主要化学性质——还原性
2．CO、CO2的性质对比
3．碳酸的正盐和酸式盐的比较
(1)金刚石和石墨由相同的元素组成，因此它们具有相同的性质( )
(2)石墨转变为金刚石的反应属于氧化还原反应( )
(3)向空气中排放二氧化碳会形成酸雨( )
(4)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( )
(5)氨化的饱和食盐水中通入足量的CO2气体，会析出晶体( )
(6) 激光法蒸发石墨得到C60 发生的物理变化( )
一、碳及其重要化合物的转化
碳的重要化合物转化关系如下：
用化学方程式表示标有序号的各步变化。
①___________________________________；
②___________________________________；
③___________________________________；
④___________________________________；
⑤____________________________________；
⑥____________________________________。
二、碳氧化物的除杂问题
写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法。
(1)CO(CO2)：_________________________________；
(2)CO2(CO)：_________________________________；
(3)CO2(O2)：__________________________________；
(4)CO2(SO2)：_________________________________；
(5)CO2(HCl)：_________________________________。
知识点02 硅及其化合物
1．硅单质
(1)硅元素在自然界中主要以_________和_________等化合态的形式存在于地壳中。
(2)物理性质
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点____、硬度_____，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的_________材料。
(3)化学性质
①与氟气反应：___________________________；
②与氢氟酸反应：___________________________；
③与NaOH溶液反应：____________________________________。
(4)用途：良好的半导体材料、太阳能电池、计算机芯片等。
(5)硅的工业制法及提纯
eq \x(石英砂) eq \(――――→,\s\up7(①焦炭),\s\d5(1 800 ℃～2 000 ℃)) eq \x(粗硅) eq \(――→,\s\up7(②HCl),\s\d5(300 ℃)) eq \x(SiHCl3) eq \(――→,\s\up7(③H2),\s\d5(1 100 ℃)) eq \x(高纯硅)
涉及的化学方程式：
①____________________________________；
②____________________________________；
③____________________________________。
2．二氧化硅
(1)SiO2的存在：石英砂、水晶、玛瑙的主要成分。
(2)物理性质：_____溶于水，硬度_____，熔点_____。
(3)化学性质：
①酸性氧化物，与NaOH溶液反应的方程式为：____________________________。
②高温条件下与碱性氧化物反应，与氧化钙反应的方程式为：____________________________。
③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃：
___________________________________、___________________________________。
④与氢氟酸反应(特殊)：___________________________________。
(4)用途：光导纤维、光学仪器、电子器件等。
3．硅酸
(1)硅酸是_______于水的弱酸。酸性比碳酸______：___________________________________。
(2)硅酸不稳定，受热易分解：____________________________。
(3)用途：硅胶可用于催化剂载体和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。
4．硅酸盐
(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_______。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：___________________________________。
b．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：_______金属氧化物→_______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______________。
(1)硅在自然界中只以化合态的形式存在( )
(2)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料( )
(3)工业上用焦炭和二氧化硅制取粗硅时生成粗硅和CO2气体( )
(4)Si是半导体材料，可用作太阳能电池( )
(5)SiO2与NaOH溶液反应生成盐和水，也可以和氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物( )
(6)NaOH溶液不能用玻璃瓶盛放( )
(7)高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路”( )
(8)SiO2是H2SiO3的酸酐，所以SiO2和水反应生成H2SiO3( )
(9)Si和SiO2都可用于制造光导纤维( )
(10)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱(NaOH)，不溶于任何酸( )
(11)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱( )
(12)由SiO2＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Si＋2CO↑可推知硅的非金属性比碳强( )
(13)由Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓可推知碳的非金属性比硅强( )
(14)由CaCO3＋SiO2eq \(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑可推知H2SiO3的酸性比H2CO3强( )
一、高纯硅的制备
制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：
eq \x(石英砂) eq \(――→,\s\up7(焦炭),\s\d5(高温)) eq \x(粗硅) eq \(――→,\s\up7(HCl),\s\d5(573 K以上)) eq \x(\a\al(SiHCl3,（粗）)) eq \(――→,\s\up7(精馏)) eq \x(\a\al(SiHCl3,（纯）)) eq \(――→,\s\up7(H2),\s\d5(1 357 K)) eq \x(高纯硅)
(1)写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：______________________________。
(2)整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出化学反应方程式： _____________________________；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是___________________。
二、硅及其化合物的性质
化学研究性学习小组在探究硅的制取方法时，从资料查阅到下列信息：
Ⅰ.Mg在高温条件下可与SiO2反应；
Ⅱ.金属硅化物与稀H2SO4反应生成硫酸盐和SiH4；
Ⅲ.SiH4在空气中自燃。
他们根据信息进行实验，当用足量稀H2SO4溶解第Ⅰ步实验获得的固体产物时，发现有爆鸣声和火花；然后过滤、洗涤、干燥；最后称量、计算，测得其产率只有预期值的63%左右。
(1)第Ⅰ步实验发生反应的化学方程式是________________________________。
(2)用稀H2SO4溶解第Ⅰ步实验获得的固体产物时，产生爆鸣声和火花的原因是___________________
________________________________________。
知识点03 无机非金属材料
1．硅酸盐材料
(1)陶瓷
陶瓷以_______ (主要成分为含水的__________)为主要原料，经_______烧结而成的。
(2)玻璃
①主要原料：_______、_______和_______。
②生产过程：将原料经混合、粉碎，在________中熔融，发生复杂的_____________________而制得。
③普通玻璃的主要成分为____________________________。
④用途：生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造__________，用于高强度_________等。
(3)水泥
①主要原料：______________。
②生产过程：将原料与其他辅料经混合、研磨后在______________中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，加入适量_______调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。
③应用：混凝土是水泥、_______和_______等与水混合得到的。
3．新型无机非金属材料
3．碳纳米材料
碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料
(1)类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
(2)用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。
(1)晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维( )
(2)飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子( )
(3)制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料( )
(4)石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一( )
(5)火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料( )知识点01 碳及其化合物
知识点02 硅及其化合物
知识点03 无机非金属材料
可燃性
O2不足：________________________
O2充足：________________________
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：________________________________。
CO
CO2
物理性质
____色____味气体，密度比空气_____，_____溶于水
____色_____味气体，密度比空气_____，____溶于水
毒性
有毒(易结合________)
无毒(________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
________________________
与碱反应
无
________________________
相互转化
CO2eq \(,\s\up7(C，△),\s\d7(①O2，②CuO))CO
用途
燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
正盐(COeq \\al(2－,3))
酸式盐(HCOeq \\al(－,3))
溶解性
只有钾、钠、铵盐可溶
一般都可溶
溶解度
一般而言，在相同温度下，难溶性正盐溶解度_____其酸式盐溶解度，如溶解度Ca(HCO3)2____CaCO3；
可溶性正盐溶解度_____其酸式盐溶解度，如溶解度Na2CO3_____NaHCO3。
热稳定性
正盐____酸式盐____碳酸
溶液pH
同浓度：正盐____酸式盐
相互转化
COeq \\al(2－,3)eq \(,\s\up7(①CO2+H2O，②H+),\s\d7(OH-))HCOeq \\al(－,3)
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
材料类型
性能
用途
碳纳米管
比表面积大，高强度，优良的电学性能
生产复合材料、电池和传感器等
石墨烯
电阻率低，热导率高，具有很高的强度
用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等