广西 金敖然

碳、硅和硼是高中化学非金属及其化合物知识结构中重要的组成部分，也是高考的高频知识点，碳、硅及其化合物与人类日常生活及工业生产有着密切联系，尤其在工艺流程题中出现的频率很高。硼及其化合物往往以新材料、新科技为背景，以工艺流程或者化学实验为载体进行考查。然而硼和硼酸、草酸等物质都不是教材上的内容。因此在高三一轮复习时注重夯实基础知识的同时有必要进行适度知识拓展，从而将一轮复习做得扎实有效。

一、2017—2020年全国卷的考查情况

表1 2017—2020年全国卷考情统计

续表

二、知识梳理

1.碳单质及其化合物

(1)碳的同素异形体包括金刚石、石墨、石墨烯以及碳原子簇C60、C70等。

金刚石属于原子晶体，熔点高，硬度大。金刚石晶体中每个碳原子采用sp3杂化，四个价电子全部参与成键，故金刚石不导电，金刚石的结构如图1所示。

图1 金刚石结构

石墨是片层状晶体，属于混合晶型，晶体内部有共价键、金属键、分子间作用力等，石墨熔点高，硬度低。石墨结构如图2所示，晶体层内每个碳原子采用sp2杂化，未参与成键的电子自由移动，具有导电性，通常用作电极材料。石墨内部层与层之间以分子间作用力结合，结合作用力很弱，外力作用在层与层之间可以发生相对的滑动，因此石墨质软，可以做润滑剂。

图2 石墨结构

碳原子簇可以表示为Cn，n一般小于200。其中研究最为深入的是C60，C60分子中60个碳原子构成类似足球形称为足球烯，结构如图3所示，球面为32面体，其中有12个正五边形和20个正六边形的面，每个碳原子近似于sp2杂化与相邻的3个碳原子相连，未参与杂化的p轨道在C60的球面形成大π键。……