碳、硅及無機(jī)非金屬材料（講義）-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

第04講碳、硅及無機(jī)非金屬材料

自杲

01考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航........................................................

02知識(shí)導(dǎo)圖?思維引航........................................................

03考點(diǎn)突破?考法探究........................................................

考點(diǎn)一碳、硅及其化合物........................................................

知識(shí)點(diǎn)1碳及其重要化合物............................................................

知識(shí)點(diǎn)2硅及其重要化合物............................................................

考向1碳及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用......................................................

考向2二氧化碳的綜合利用...........................................................

考向3硅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用.....................................................

考向4硅的工業(yè)制法.................................................................

考點(diǎn)二硅酸鹽、新型無機(jī)非金屬材料.............................................

知識(shí)點(diǎn)1硅酸鹽.....................................................................

知識(shí)點(diǎn)2傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料........................................................

知識(shí)點(diǎn)3新型無機(jī)非金屬材料........................................................

考向1硅酸鹽材料...................................................................

考向2新型無機(jī)非金屬材料...........................................................

04真題練習(xí)?命題洞見........................................................

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析

2023浙江1月7題，3分；2022江蘇卷7題，本講知識(shí)的特點(diǎn)是繁雜，涉及的化學(xué)反應(yīng)

3分；2022福建卷1題，4分；2021山東卷多，物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系多樣。注意Si、SiO2在

碳及其化合物1題，2分；2021湖北卷1題，3分；2021現(xiàn)代科技中的應(yīng)用經(jīng)常以選擇題形式出現(xiàn)，隨

全國乙卷1題，6分；2021海南卷1題，2著新能源、新材料、新工藝的發(fā)展應(yīng)用，對(duì)碳

分硅及其化合物性質(zhì)和應(yīng)用的考查有逐漸增多的

2024浙江1月7題，3分；2023湖北卷3題，趨勢，已成為高考考查的熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)高考命題

3分；2023遼寧卷3題，3分；2022山東卷仍然會(huì)以生活、生產(chǎn)、實(shí)際應(yīng)用為背景，突出

硅及其化合物18題，12分；2022廣東卷3題，2分；2022C、Si及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，題型延

江蘇卷6題，3分；2022浙江1月10題，2續(xù)選擇題、填空題、綜合推斷題及實(shí)驗(yàn)探究題

分；2021遼寧卷1題，3分的形式，結(jié)合能源、環(huán)保等，以新材料、新工

藝為載體，考查碳、硅及其化合物的晶體結(jié)構(gòu)、

2023浙江6月1題，3分；2023湖南卷1題，性質(zhì)及應(yīng)用，以檢測考生理論聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用

無機(jī)非金屬材

3分；2022河北卷1題，3分；2022廣東卷化學(xué)理論解決實(shí)際問題的能力和將化學(xué)成果應(yīng)

料

3題，2分；2021重慶卷1題，3分用于生產(chǎn)、生活的意識(shí)。

復(fù)習(xí)目標(biāo)：

1.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質(zhì)及應(yīng)用。

2.了解C、Si元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境的影響。

3.通過從材料組成和性質(zhì)的角度對(duì)生活中常見的無機(jī)非金屬材料進(jìn)行分析，并能科學(xué)合理地使用。

倒2

廠不溶于水

與氧氣反應(yīng)

—1不穩(wěn)定性，受熱

性「性

與氯氣反應(yīng)一-質(zhì)一易分解

質(zhì)「匚與堿反應(yīng)

與堿反應(yīng)一

用硅膠作干燥劑或

半導(dǎo)體材料1-IJ途催化劑的載體

硅芯片—用J

途硅(

硅氧生物的形式

硅太陽能電池—及

方法

無表示

機(jī)

硅酸水溶液俗稱水

非IBH

石英、水晶、瑪瑙、存皿

〕

金鈉玻璃

沙子、硅石等一禺八

屬

〔

硅

與HF反應(yīng)，）材「陶瓷一原料：黏土

酸

用來刻蝕玻璃料

刈-玻璃一鼻奢臺(tái)及石、

〔

二

與堿一_性產(chǎn)純堿、石央

氧

酸性質(zhì)品四泥一原料：黏土、

反應(yīng)化

〕石灰石

與堿性-氧化硅

〕(

氧化物物

新

型

-/，一局溫結(jié)構(gòu)陶瓷

機(jī)

反應(yīng)無

J—壓電陶瓷

金

用途：光導(dǎo)非

材

纖維的材料」屬—光學(xué)材料

料半導(dǎo)體陶瓷

」

若占空德?差法埃哀

考點(diǎn)一碳、硅及其氧化物

知識(shí)點(diǎn)1碳及其重要化合物

1.碳單質(zhì)

（1）存在形式：有金剛石、石墨、無定形碳、足球烯，它們互為同素異形體。

（2）主要化學(xué)性質(zhì)——還原性

點(diǎn)燃點(diǎn)燃

可燃性2C+C>2（不足）=^^2C0、C+C>2（足量）^^CO2

CuO：C+2CuO^^2Cu+CO2M冶煉金屬）;

與氧化物反應(yīng)SiO2：2C+SiO2^^Si+2cOT（制取粗硅）；

H20：C+HZOW^^HZ+CO（制取水煤氣）

與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)濃H2SO4：C+2H2SC）4（濃）^^C02T+2SChT+2H2O；

濃HN03：C+4HNC)3(濃)^^C02T+4NO2T+2H2。

C+4HNCh(濃)^=C02T+4N02T+2H2。

2.CO、CO2的性質(zhì)對(duì)比

coC02

無色無味氣體，密度比無色無味氣體，密度比空氣大，可溶于

物理性質(zhì)

空氣小，難溶于水水（溶解度?。?/p>

毒性有毒（易結(jié)合血紅蛋白）無毒（溫室效應(yīng)）

還原性可燃性，還原氧化鐵無（滅火）

氧化性①與熾熱炭反應(yīng)，②Mg在C02中燃燒

與水反應(yīng)無CO+HO-~-H2co3

化學(xué)22

與堿反應(yīng)

性質(zhì)

無Ca(OH)2+CO2=CaCO^.I.+H0

（石灰水）2

CO；rC/△-co

相互轉(zhuǎn)化

①。2；②CuO

用途燃料、冶煉金屬滅火、制汽水、植物肥料、化工原料等

知識(shí)點(diǎn)2硅及其重要化合物

1.硅單質(zhì)

|存在|-------自然界中硅元素僅有化合態(tài)

灰黑色固體，有金屬光澤

^理I-

性質(zhì)―I___

脆，熔點(diǎn)直,硬度大

與。2反應(yīng)

Si+€)2'SiC)2

與F2反應(yīng)

化學(xué)Si+2F2==SiF4

與氫氟酸反應(yīng)

性質(zhì)

Si+4HF=SiF4f+2H2f

與NaOH

Si+2NaOH+HO^NaSiO+2H2t

溶液反應(yīng)223

①制取粗硅：工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原SiO2得

到含有少量雜質(zhì)的粗硅:2C+SiC）2=^^=Si（粗）+2COf

制備

方法

②粗硅提純:Si（^）+2Cl2=SiCl4,SiCl4+2H2^B=

Si（純）+4HC1

①良好的半導(dǎo)體材料;②太陽能電池；③計(jì)算

[W]—機(jī)芯片

2.二氧化硅

—,I-普通的沙（細(xì)小的石英晶體）

存在--

十JJ水晶（純石英，無色透明晶體）

II——難溶于水，熔點(diǎn)高、硬度大

堿

SiO2+2NaOHNazS。+叢0

堿性高溫

酸性SiO+CaO=^=CaSiO3

氧化物氧化物2

鹽

SiO+NaCONaSiO+COf

化學(xué)223232

性質(zhì)

篤維-SiO2+2CSi+2COf

溶于

SiO+4HF=SiF/+2HO

氫，二氟階酸——-2-----------------!......-2

[W]—光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件

3.硅酸

|溶解性|—瞳溶于水

|己工枇酸性比碳酸弱：

I弱中性I—Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3l4-Na2CO3

|不穩(wěn)定性|—H2SiO3=SiO2+H2O

|牛益由可溶性硅酸鹽（如NazSiOs）與鹽酸等反應(yīng)

I―斗魚一I一制得：Na2SiO3+2HCl=H2SiO31+2NaCI

廠商「一硅膠可用作催化劑的載體和袋裝食品、瓶

?用比L裝藥品等的干燥劑

【名師點(diǎn)晴】

熟記下列方程式:

聲、'日

1.用SiC>2制取粗硅的反應(yīng)：SiO2+2C=S^Si+2COt=

2.Si和NaOH溶液的反應(yīng)：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2fo

3.SiCh和NaOH溶液的反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2Oo

4.SiCh和氫氟酸的反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4T+2H2Oo

5.向NazSiCh溶液中通入少量CO2氣體：Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3；o

考向1碳及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用

【例1】新材料的新秀——石墨烯和氧化石墨烯已成為物理、化學(xué)、材料科學(xué)研究的國際熱點(diǎn)課題。其

結(jié)構(gòu)模型如圖所示。

下列有關(guān)說法正確的是()

A.石墨烯是一種新型化合物

B.氧化石墨烯即石墨烯的氧化物

C.二者和石墨都是碳的同素異形體

D.氧化石墨烯具有一定的親水性

【答案】D

【解析】石墨烯是碳的單質(zhì)，A錯(cuò)誤；氧化石墨烯因?yàn)檫€含有氫元素，故不是石墨烯的氧化物，也不

是碳的同素異形體，B、C錯(cuò)誤；由于氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中含有羥基和竣基等親水基團(tuán)，所以它具有一定的親

水性，D正確。

【變式訓(xùn)練】中國力爭在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，關(guān)于碳及其化合物，下列說法

不正確的是()

A.金剛石和石墨是碳的兩種不同的單質(zhì)，二者互稱同素異形體

B.在lOOKPa時(shí)，Imol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895kJ的熱量，故金剛石比石墨穩(wěn)定

C.考古時(shí)常用于測定文物年代的是碳元素的一種核素146c中，中子數(shù)為8

D.引起溫室效應(yīng)的氣體之一CO2中含極性共價(jià)鍵

【答案】B

【解析】A項(xiàng)，金剛石和石墨均是由C元素組成的不同單質(zhì)，兩者互為同素異形體，A正確；B項(xiàng)，

能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定，因?yàn)樵趌OOKPa時(shí)，Imol石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?.895kJ的熱量，所以可知石墨

比金剛石穩(wěn)定，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，146c的質(zhì)子數(shù)為6,質(zhì)量數(shù)為14,所以中子數(shù)=14-6=8,C正確；D項(xiàng)，CO2

可引起溫室效應(yīng)，使全球變暖，其分子中C原子與。原子以共價(jià)雙鍵結(jié)合，所以含極性共價(jià)鍵，D正確；

故選B。

考向2二氧化碳的綜合利用

【例2】利用N(C2H5)3捕獲CO2并在納米金催化劑作用下在較低溫度下轉(zhuǎn)化為甲酸，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、

碳中和”提供了新路徑，轉(zhuǎn)化過程如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()。

CO2(g)

A.N(C2H5)3可與HC1反應(yīng)生成鹽

B.CO2加氫合成甲酸，符合綠色化學(xué)思想

C.ImolCCh完全轉(zhuǎn)化為甲酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA

D.納米金催化劑降低了反應(yīng)的活化能

【答案】C

【解析】N(C2H5)3有堿性，可與氯化氫反應(yīng)生成鹽N(CH2cH3)3-HC1,A項(xiàng)正確；CCh加氫合成甲酸，

反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2+H2舞雪HCOOH,原子利用率為100%,符合綠色化學(xué)思想，B項(xiàng)正確；反應(yīng)中

碳元素化合價(jià)由+4降低為+2,1molCO2完全轉(zhuǎn)化為甲酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2W,C項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑通過降低

反應(yīng)活化能提高反應(yīng)速率，納米金催化劑降低了反應(yīng)的活化能，D項(xiàng)正確。

【變式訓(xùn)練】科技的進(jìn)步為二氧化碳資源化利用提供了廣闊的前景。下列說法鐐誤的是()。

LCH3OH

cy?生物混合

分子機(jī)械技術(shù)

A.CO2是自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)

B.CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，CO2被還原

C.CO2電催化時(shí)，在陽極轉(zhuǎn)化為燃料

D.CO2與環(huán)氧丙烷可合成可降解塑料

【答案】C

【解析】含碳燃料燃燒以及動(dòng)植物呼吸都會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，植物光合作用消耗二氧化碳，所以CO2是

自然界碳循環(huán)中的重要物質(zhì)，A項(xiàng)正確；CO2加氫轉(zhuǎn)化為乙烯，C元素的化合價(jià)降低，CO2得電子，被還原，

B項(xiàng)正確；CO2中C元素的化合價(jià)為+4,只能發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，CO2在陰極得電子轉(zhuǎn)化為燃料，C項(xiàng)

錯(cuò)誤；CO2與環(huán)氧丙烷反應(yīng)可合成聚碳酸酯，聚碳酸酯易降解，D項(xiàng)正確。

考向3硅及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用

【例3】(2024?河南省許昌市檢測)二氧化硅又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料，部分轉(zhuǎn)化過程

如圖所示。

回答下面問題：

(1)碳元素和硅元素都位于周期表的族，非金屬性較強(qiáng)的是(填元素符號(hào))。工業(yè)上制備粗

硅的反應(yīng)：SQ+2C蜃遢Si+2cOf,該反應(yīng)能否比較碳和硅元素的非金屬性強(qiáng)弱(填“是”或“否”)。

(2)NaOH溶液需要盛放在有橡膠塞的試劑瓶中，原因_______(用化學(xué)方程式表示，下同)，利用HF溶

液可以在玻璃表面上寫字作畫，原因是o制玻璃的原材料是石英(SiO2)、純堿(Na2co3)和大理石

(CaC03),寫出制玻璃時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式、oSiC是一種新型無機(jī)非金屬材料，半導(dǎo)

體領(lǐng)域未來代替硅基芯片的一種新型原材料，SiC屬于(填“離子”戒“共價(jià)”)化合物。

【答案】(l)IVAC否

(2)2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2OSiO2+4HF=SiF4T+2H2ONa2cCh+SiCh量遢NazSiCh+CO2T

CaCO3+SiO2蜃遢CaSiO3+CO2t共價(jià)

【解析】(1)C與Si屬于同一主族，C與Si的最外層電子數(shù)都是4,所以碳元素和硅元素都位于周期表

的IVA族；同主族從上至下，元素的非金屬性逐漸減弱，所以非金屬性C>Si；工業(yè)上制備粗硅的反應(yīng)不能

比較出碳和硅元素的非金屬性強(qiáng)弱，因?yàn)樵摲磻?yīng)產(chǎn)生的C0是氣體，CO離開體系后，反應(yīng)持續(xù)正向進(jìn)行；

(2)玻璃中的成分SiCh能和NaOH發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生具有粘性的硅酸鈉，玻璃塞粘在瓶口不能被打開，其反應(yīng)

原理是2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O；SiCh能和HF反應(yīng)，所以用氫氟酸溶液可以在玻璃表面寫字，即反應(yīng)方

程式為SiO2+4HF=SiF4f+2H2。；SiCh能和Na2cO3反應(yīng)產(chǎn)生NazSiCh,也能和CaCCh反應(yīng)產(chǎn)生CaSiCh，所以

制玻璃反應(yīng)方程式分別為Na2cCh+SiO?高溫NaSCh+CO#、CaCCh+SiO?高溫CaSiCh+CO#：SiC是兩種

不同的非金屬元素用共價(jià)鍵構(gòu)成的共價(jià)化合物。

【變式訓(xùn)練】(2024??陜西省安康市高新中學(xué)質(zhì)檢)硅是無機(jī)非金屬材料的主角，硅的氧化物和硅酸鹽約

占地殼質(zhì)量的90%以上。

(1)可用于制作計(jì)算機(jī)芯片和太陽能電池的是(填化學(xué)式，下同)，光導(dǎo)纖維的主要成分是o

(2)工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）工業(yè)上可利用水玻璃和鹽酸反應(yīng)制備硅酸凝膠，進(jìn)一步脫水處理可得到硅膠，寫出水玻璃和鹽酸反

應(yīng)的離子方程式：o

（4）高純度單晶硅可以按下列方法制備：SiO2器-Si（粗）需衿＞SiiHCbI。。瞿*因＞Si（純）。寫出

步驟①的化學(xué)方程式：o該反應(yīng)中C作一劑，此方程式能否說明非金屬性：OSi—o若要證明C

和Si的非金屬性強(qiáng)弱，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象―。

【答案】（1）SiSiO2

（2）SiO2+4HF=SiF4+2H2O

（3）2H++SiO32=H2SiO3（膠體）

（4）SiCb+2c高溫Si+2cOT還原不能將二氧化碳?xì)怏w通入硅酸鈉溶液中產(chǎn)生硅酸沉淀

【解析】（1）可用于制作計(jì)算機(jī)芯片和太陽能電池的是Si,光導(dǎo)纖維的主要成分是Si02。（2）二氧化硅能

和氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和水，工藝師常用氫氟酸來雕刻玻璃，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+4HF=

SiF4+2H2。。（3）工業(yè)上可利用水玻璃和鹽酸反應(yīng)制備硅酸凝膠，反應(yīng)的離子方程式為2H++SiO32-=H2SiCh（膠

體）。（4）步驟①是高溫下二氧化硅和焦炭反應(yīng)生成硅和CO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2+2C曜Si+2COT，

該反應(yīng)中C失去電子，作還原劑，該反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)，此方程式不能說明非金屬性C＞

Si0將二氧化碳?xì)怏w通入硅酸鈉溶液中產(chǎn)生硅酸沉淀，可證明C的非金屬性強(qiáng)于Si0

考向4硅的工業(yè)制法

【例4】（2024?高一下?湖北省武漢市期中）工業(yè)制備高純硅的主要過程如圖所示：

石英砂——焦灰廣粗硅H'siHCh―三*高純硅

1800-2000C300C1100C

已知石英晶體部分結(jié)構(gòu)如圖。

下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.制備粗硅的反應(yīng)體現(xiàn)了C元素的非金屬性比Si強(qiáng)

B.石英晶體中不存在SiCh分子

C.原料氣HC1和H2應(yīng)充分去除水和氧氣

D.流程中HC1、氏可以循環(huán)使用

【答案】A

【解析】在高溫下焦炭和二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化碳，粗硅和氯化氫反應(yīng)生成SiHCb,然后在高

溫下氫氣和SiHCb反應(yīng)生成純硅。A項(xiàng)，制備粗硅的反應(yīng)不是在溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)，不能體現(xiàn)了C元

素的非金屬性比Si強(qiáng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，二氧化硅是由硅原子和氧原子構(gòu)成的，不存在分子，因此石英晶體

中不存在SiO2分子，B正確；C項(xiàng)，高溫下水蒸氣能和焦炭反應(yīng)，氫氣和氧氣容易發(fā)生爆炸，所以原料氣

HC1和H2應(yīng)充分去除水和氧氣，C正確；D項(xiàng)，流程中第二步反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，第三步反應(yīng)產(chǎn)生氯化氫，因

此HC1、H2可以循環(huán)使用，D正確；故選A。

【變式訓(xùn)練】（2024?高一下?湖南省長沙市月考）多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，是制造硅拋光片、太陽能

電池及高純硅制品的主要原料。已知多晶硅第三代工業(yè)制取流程如圖所示。已知：SiHCb遇水劇烈水解。

下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.Y、Z分別為H2、Cl2

B.制取粗硅的反應(yīng)為：SiO，+C高溫Si（粗）+CO,T

C.制備高純多晶硅的反應(yīng)為：SiHCC+H?高溫Si（純1+3HC1

D.為防止SiHCb水解而損失及氫氣燃炸，“還原”步驟在無水、無氧條件下進(jìn)行

【答案】B

【解析】電解飽和NaCl溶液，反應(yīng)產(chǎn)生NaOH、H2、Cb,X是NaOH,H2>CL點(diǎn)燃生成HC1,焦炭

與石英在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生粗Si和CO,HC1與粗硅反應(yīng)產(chǎn)生SiHCb和少量SiCk,SiHCb和SiCk是沸點(diǎn)不

同的混合物，經(jīng)分儲(chǔ)分離提純得到SiHCb,SiHCb和H2在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生多晶硅和HC1,所以Y是

H2,Z是C12。A項(xiàng)，由分析得，Y是H2,Z是C12,A正確；B項(xiàng)，制取粗硅是焦炭與石英在高溫下反應(yīng)產(chǎn)

生粗Si和CO,反應(yīng)方程式為：SiO2+2C曜Si（粗）+2COf,B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，制備高純多晶硅是SiHCh和

H2在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生多晶硅和HC1,反應(yīng)方程式為：SiHCh+H?高溫Si（純）+3HCLC正確；D項(xiàng)，己

知SiHCb遇水劇烈水解，且H2是可燃?xì)怏w，因此為防止SiHCb水解而損失及氫氣燃炸，“還原”步驟在無水、

無氧條件下進(jìn)行，D正確；故選B。

考點(diǎn)二硅酸鹽、新型無機(jī)非金屬材料

（知識(shí)固本J

知識(shí)點(diǎn)1硅酸鹽材料

1.硅酸鹽是由硅、氧與其他化學(xué)元素結(jié)合而成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。

2.硅酸鈉

(1)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃。有黏性，水溶液顯堿性。

(2)與酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)

a.與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：NazSiCh+2HCl=2NaCl+HzSiCh」.。

b.與CO2水溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：NazSiCh+H2O+CC)2=Na2CC>3+HSiCh1。

(3)用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。

3.硅酸鹽組成的表示方法：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成。

(1)氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物—較活潑金屬氧化物一二氧化硅一水，不同氧化物間以“?”隔開。

(2)各元素的化合價(jià)保持不變，且滿足化合價(jià)代數(shù)和為零，各元素原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成。

如硅酸鈉(NazSiCh)可表示為NazOSiCh，長石(KAlSisOs)可表示為KjOAbCbPSiO?。

【名師提醒】

1.硅酸鹽大多難溶于水，常見可溶性硅酸鹽硅酸鈉，其水溶液稱為泡花堿或水玻璃，但卻是鹽溶液。

2.H2c。3的酸性大于HzSiCh,所以有Na2SiC?3+CO2+H2O=H2SiO31+Na2co3,但高溫下Na2cO3+

SiC(2彥里NazSiCh+CO2T也能發(fā)生，原因可以從兩方面解釋：①硅酸鹽比碳酸鹽穩(wěn)定；②從化學(xué)平衡角度,

由高沸點(diǎn)難揮發(fā)固體Si02制得低沸點(diǎn)易揮發(fā)的CO2o

知識(shí)點(diǎn)2傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料

1.傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。

2.常見硅酸鹽材料比較

物質(zhì)水泥玻璃陶瓷

生產(chǎn)原料黏土、石灰石純堿、石灰石和石英黏土

主要設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯

西''曰喜、'曰

3.玻璃生產(chǎn)中的兩個(gè)重要反應(yīng)：Na2cCh+SiCh叁絲NazSiCh+CO2T；CaCCh+SiCh叁絲CaSiCh+CChT。

知識(shí)點(diǎn)3新型無機(jī)非金屬材料

材料類型主要特性示例用途

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷能承受高溫，強(qiáng)度高氮化硅陶瓷汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等

半導(dǎo)體陶瓷具有電學(xué)特性二氧化錫陶瓷集成電路中的半導(dǎo)體

光學(xué)材料具有光學(xué)特性光導(dǎo)纖維光纜、醫(yī)療、照明等

生物陶瓷具有生物功能氧化鋁陶瓷人造骨骼、人造關(guān)節(jié)、接骨螺釘?shù)?/p>

【易錯(cuò)提醒】

水泥、玻璃與陶瓷是三大傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料；碳化硅、氮化硅等是新型無機(jī)非金屬材料。

（考向洞察/

考向1硅酸鹽

【例1】（2024?江西省部分學(xué)校高三二輪復(fù)習(xí)聯(lián)考驗(yàn)收）“挖掘文物價(jià)值，講好中國故事”。下列文物中主

要成分屬于硅酸鹽的是（）

A.戰(zhàn)國透雕龍鳳紋B.元代青花釉里紅開光

C.宋水晶珠串D.清梅花圖紙本頁冊

銅鋪首貼花蓋罐

【答案】B

【解析】A項(xiàng)，銅鋪首的主要成分是銅合金，A不符合題意；B項(xiàng)，罐的主要成分是陶瓷（硅酸鹽），B

符合題意；C項(xiàng)，水晶的主要成分為SiCh,C不符合題意；D項(xiàng)，紙的主要成分為纖維素，D不符合題意;

故選B。

【變式訓(xùn)練】“嫦娥五號(hào)”帶回了月壤樣品，將月壤進(jìn)行20倍放大后能明顯看到褐色的玻璃狀物質(zhì)。下

列有關(guān)玻璃的說法中正確的是（）=

A.普通玻璃的原料是燒堿、石英砂、石灰石

B.普通玻璃和石英玻璃都屬于硅酸鹽產(chǎn)品

高溫

C.制備普通玻璃時(shí)的反應(yīng)之一為Na2CO3+SiO2—CO2t+Na2SiO3

D.普通玻璃用于鑲嵌建筑物的門窗、墻面，但其不具有保溫和防輻射等特征

【答案】C

【解析】制造普通玻璃的主要原料是純堿、石灰石和石英砂，A項(xiàng)錯(cuò)誤；石英玻璃的主要成分是二氧

高溫

化硅，B項(xiàng)錯(cuò)誤；制造普通玻璃的反應(yīng)有Na2cO3+SiO2——CO2T+Na2SiO3,C項(xiàng)正確；普通玻璃具有透光、

隔熱、隔聲、耐磨、耐氣候變化的性能，有的還有保溫、吸熱、防輻射等特征，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

考向2新型無機(jī)非金屬材料

【例21（2024?天津河北市一模）氮化硅（Si3N4）因其在高溫和高頻條件下的優(yōu)異性能，成為現(xiàn)代微電子領(lǐng)

域的重要材料。工業(yè)上用石英砂和原料氣（含N2和少量。2）制備SiN4的操作流程如下（己知：粗硅中含少量

Fe、Cu的單質(zhì)及化合物；常溫下法―除與氫氟酸反應(yīng)外不與其他酸反應(yīng)），下列敘述不正確的是

焦炭稀酸丫

A.“還原”時(shí)焦炭主要被氧化為CO2

B.“高溫氮化”反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Si+2N?高溫SiaN4

C.“操作X”可將原料氣通過灼熱的銅粉

D.“稀酸Y”可選用稀硝酸

【答案】A

【解析】石英砂為SiO2,SiO2與焦炭在高溫下發(fā)生：SiO2+2C豌Si+2c03粗硅與氮?dú)夥磻?yīng)生成Si3N4,

還含有Fe、Cu的單質(zhì)及化合物，經(jīng)過酸洗而除去，得到純凈的Si3N4。A項(xiàng)，“還原”時(shí)焦炭主要被氧化為

CO,A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，“高溫氮化”反應(yīng)為硅與氮?dú)夥磻?yīng)生成Si3N4,化學(xué)方程式為3Si+2N，高溫SiaW,B正

確；C項(xiàng)，原料氣可以為空氣，通過灼熱的銅粉除去氧氣得到氮?dú)?，故“操作X”為原料氣通過灼熱的銅粉，

C正確；D項(xiàng)，“酸洗”目的是除去Si3N4中含有的Fe、Cu的單質(zhì)及化合物，F(xiàn)e、Cu的單質(zhì)及化合物可以與

稀硝酸反應(yīng)而溶解，而Si3N4與稀硝酸不反應(yīng)，故“稀酸Y”可選用稀硝酸，D正確；故選A。

【變式訓(xùn)練】（2024?河南省濮陽市第三次聯(lián)考）氮化硅常用于制造耐高溫管、切削工具。某小組以石英

砂為原料制備氮化硅的微型流程如圖1所示：

；石英砂,——一41建

'、、/1800~2000℃'、一，圖溫J加熱

'…'①②③唐卦水

圖1圖2

下列敘述正確的是（）

A.反應(yīng)①的氧化產(chǎn)物為CO2B.粗硅中可能含有金剛砂

C.反應(yīng)③中的NH3可通過加熱NH4cl制備D.反應(yīng)③的尾氣可用圖2所示裝置吸收

【答案】B

【解析】A項(xiàng)，反應(yīng)①中焦炭是還原劑，被氧化，生成氧化產(chǎn)物CO,A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，金剛砂是SiC,

焦炭與二氧化硅在高溫下發(fā)生副反應(yīng)生成SiC和CO,B正確；C項(xiàng)，加熱NH4cl分解生成NH3和HC1,兩

者在溫度降低時(shí)又重新化合成NH4C1,制取NH3不能通過加熱NH4cl制備，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)③的尾氣

用圖2所示裝置吸收容易產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，D錯(cuò)誤；故選B。

㈤4

1.（2024?浙江1月卷,7,3分）根據(jù)材料的組成和結(jié)構(gòu)變化可推測其性能變化,下列推測不合理的是（）

材料組成和結(jié)構(gòu)變化性能變化

A生鐵減少含碳量延展性增強(qiáng)

B晶體硅用碳原子取代部分硅原子導(dǎo)電性增強(qiáng)

C纖維素接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈吸水能力提高

D順丁橡膠硫疏化使其結(jié)構(gòu)由線型轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀強(qiáng)度提高

【答案】B

【解析】A項(xiàng)，較低的碳含量賦予材料更好的延展性和可塑性，A正確；B項(xiàng)，碳的電負(fù)性更大一些，

則用碳原子取代部分硅原子，晶體硅的導(dǎo)電能力會(huì)下降，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，淀粉、纖維素的主鏈上再接上帶有

強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈（如丙烯酸鈉），在交聯(lián)劑作用下形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以提高吸水能力，C正確；D項(xiàng)，在橡膠

中加入硫化劑和促進(jìn)劑等交聯(lián)助劑，在一定的溫度、壓力條件下，使線型大分子轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)

狀結(jié)構(gòu)相對(duì)線性結(jié)構(gòu)具有更大的強(qiáng)度，D正確；故選B。

2.（2023?遼寧省選擇性考試，3）下列有關(guān)物質(zhì)的工業(yè)制備反應(yīng)錯(cuò)誤的是（）

A.合成氨：N2+3H2=^==^2NH3B.制HC1：H2+CI2隹2HC1

C.制粗硅：SiC）2+2C高溫Si+2coD.冶煉鎂：2Mg0（熔融）型雪Mg+O2T

【答案】D

【解析】A項(xiàng)，工業(yè)合成氨是利用氮?dú)夂蜌錃庠诖呋瘎┑臈l件下反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為

三丁商三一

N2+3H2、堰化素-2NH3,A正確；B項(xiàng)，工業(yè)制氯化氫是利用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為

H2+CI2婆2HC1,B正確；C項(xiàng)，工業(yè)制粗硅是將SiO2與C在高溫下反應(yīng)生成粗硅，反應(yīng)方程式為

SiO2+2C羈Si+2c0,C正確；D項(xiàng)，冶煉金屬鎂是電解熔融氯化鎂，反應(yīng)方程式為MgCL（熔融）里蛆

Mg+Chf,D錯(cuò)誤;故選D。

3.(2022?江蘇卷，6)周期表中IVA族元素及其化合物應(yīng)用廣泛，甲烷具有較大的燃燒熱(890.3kJmol」)，

是常見燃料；Si、Ge是重要的半導(dǎo)體材料，硅晶體表面SiO2能與氫氟酸(HF,弱酸)反應(yīng)生成HzSiFe(IhSiFe

2

在水中完全電離為H+和SiF6-);1885年德國化學(xué)家將硫化錨(GeS2)與比共熱制得了門捷列夫預(yù)言的類硅一

楮；下列化學(xué)反應(yīng)表示正確的是()

+2

A.SiCh與HF溶液反應(yīng)：SiO2+6HF=2H+SiF6+2H2O

B.溫下H2還原GeSz：GeS2+2H2=Ge+2H2s

2

C.鉛蓄電池放電時(shí)的正極反應(yīng)：Pb+SO4-2e-=PbSO4

D.甲烷的燃燒：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)AH2=890.3kJmor'

【答案】A

【解析】A項(xiàng)，由題意可知，二氧化硅與氫氟酸溶液反應(yīng)生成強(qiáng)酸H2SiF6和水，反應(yīng)的離子方程式為

+2

SiO2+6HF=2H+SiF6-+2H2O,故A正確；B項(xiàng)，硫化錯(cuò)與氫氣共熱反應(yīng)時(shí)，氫氣與硫化錯(cuò)反應(yīng)生成錯(cuò)和硫

化氫，硫化氫高溫下分解生成硫和氫氣，則反應(yīng)的總方程式為GeS2a□_Ge+2S,故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鉛蓄

電池放電時(shí)，二氧化鉛為正極，酸性條件下在硫酸根離子作用下二氧化鉛得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成硫酸

鉛和水，電極反應(yīng)式為正極反應(yīng)PbO2+SO42-+2e-=PbSO4+2H2。，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由題意可知，Imol甲烷

完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為890.3kJ,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+

1

2H2O(g)AH2=-890.3kJ-mor,故D錯(cuò)誤；故選A。

4.(2022?河北省選擇性考試，1)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是

()

A.傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料B.陶瓷主要成分為SiO2和MgO

C.陶瓷燒制的過程為物理變化D.白瓷的白色是因鐵含量較高

【答案】A

【解析】A項(xiàng)，陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的開關(guān)外包裝和

器件，A正確；B項(xiàng)，陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是SiCh和MgO,C錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陶瓷燒制過程發(fā)生

復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，由新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由于Fe2+、Fe3+和鐵的氧化物均有顏色，

故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因?yàn)殍F含量較低甚至幾乎不含，D錯(cuò)誤；故選A。

5.(2022?河北省選擇性考試，1)定窯是宋代五大名窯之一，其生產(chǎn)的白瓷聞名于世。下列說法正確的是

()

A.傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料B.陶瓷主要成分為SiCh和MgO

C.陶瓷燒制的過程為物理變化D.白瓷的白色是因鐵含量較高

【答案】A

【解析】A項(xiàng)，陶瓷是良好的絕緣體，傳統(tǒng)陶瓷是典型的絕緣材料，常用于高壓變壓器的開關(guān)外包裝和

器件，A正確；B項(xiàng)，陶瓷的主要成分為硅酸鹽，而不是SiO2和MgO,C錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陶瓷燒制過程發(fā)生

復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，由新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由于Fe2+、Fe3+和鐵的氧化物均有顏色，

故陶瓷中含鐵量越多，陶瓷的顏色越深，白瓷的白色是因?yàn)殍F含量較低甚至幾乎不含，D錯(cuò)誤；故選A。

6.（2022?廣東選擇性考試，3）廣東一直是我國對(duì)外交流的重要窗口，館藏文物是其歷史見證。下列文

物主要由硅酸鹽制成的是（）

廠/—

一一-一注則

文物

選項(xiàng)A.南宋鎏金飾品B.蒜頭紋銀盒C.廣彩瓷咖啡杯D.銅鍍金鐘座

【答案】C

【解析】A項(xiàng)，鎏金飾品是用金汞合金制成的金泥涂飾器物的表面，經(jīng)過烘烤，汞蒸發(fā)而金固結(jié)于器

物上的一種傳統(tǒng)工藝，其中不含硅酸鹽，故A項(xiàng)不符合題意；B項(xiàng)，蒜頭紋銀盒中主要成分為金屬銀，其

中不含硅酸鹽，故B項(xiàng)不符合題意；C項(xiàng)，廣彩瓷咖啡杯是由黏土等硅酸鹽產(chǎn)品燒制而成，其主要成分為

硅酸鹽，故C項(xiàng)符合題意；D項(xiàng)，銅鍍金鐘座是銅和金等制得而成，其中不含硅酸鹽，故D項(xiàng)不符合題意;

故選C。

7.（2021?全國乙卷，1）我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，這對(duì)于改善環(huán)境,

實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。碳中和是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有

效的是（）

A.將重質(zhì)油裂解為