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高中化学必背:硅及其化合物完整总结(附习题)
硅及其化合物是高中化学元素化合物部分的重要内容，也是高考的高频考点。很多同学容易混淆硅的特殊性质、二氧化硅与二氧化碳的区别、硅酸盐的氧化物表示方法。
今天把硅及其化合物的核心考点完整梳理一遍，包含所有注意事项和易错点，建议收藏打印，考前过一遍。
01 硅在自然界中的存在
在自然界中主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和氧化物（如水晶、玛瑙、石英砂）的形式存在，在地壳中的含量位居第二，仅次于氧元素。
02 硅单质
一、物理性质
晶体硅是灰黑色、有金属光泽的固体，是良好的半导体材料。
二、化学性质（还原性）
常温下与F2、HF、NaOH溶液反应：
F2：Si + 2F2 = SiF4 HF：Si + 4HF = SiF4↑ + 2H2↑ NaOH：Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑ Si + O2 = SiO2 Si + 2Cl2 = SiCl4 Si + C = SiC
三、工业制法
SiO2 + 2C = Si + 2CO↑（制粗硅） Si + 3HCl = SiHCl3 + H2 SiHCl3 + H2 = Si + 3HCl
四、晶体硅的用途
制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件 制造太阳能电池等
【注意】
硅化学性质不活泼，但自然界中却没有游离态的硅。 非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。 Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2 + 2C = Si + 2CO↑。 非金属单质跟强碱溶液作用一般无H2放出，但Si却能反应放出H2：Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑。 非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅却能与氢氟酸反应：Si + 4HF = SiF4↑ + 2H2↑。
03 二氧化硅的结构和性质
一、物理性质
二氧化硅熔点高、硬度大，不溶于水；是水晶、玛瑙、石英、沙子、硅石的主要成分。
二、化学性质
（1）酸性氧化物
与水反应：SiO2与水不反应 与碱发生复分解：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 与碱性氧化物化合：SiO2 + CaO = CaSiO3 工业上制玻璃（难挥发性酸性氧化物制挥发性酸性氧化物） SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑ CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑
（2）与HF酸反应
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O（雕刻玻璃）
（3）弱氧化性
2C + SiO2 = Si + 2CO↑（制粗硅）
三、用途
石英：石英玻璃用来制造耐高温化学仪器 水晶：电子工业的重要部件，制造光学仪器、高级工艺品、眼镜片等 玛瑙：制精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品等 SiO2：制光导纤维 沙子：建筑材料
04 硅酸
1. 物理性质：白色难溶于水的固体
2. 化学性质：
弱酸性：与NaOH：H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O 热不稳定性：H2SiO3 = SiO2 + H2O
3. 硅酸的制备：利用强酸制弱酸反应（硅酸比碳酸还弱）
HCl：Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ 少量CO2：Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3↓ + Na2CO3 过量CO2：Na2SiO3 + 2CO2 + 2H2O = H2SiO3↓ + 2NaHCO3
05 硅酸盐
1. 物理性质：大多数硅酸盐难溶于水，硅酸钠溶于水（俗称水玻璃）
2. 硅酸盐的表示
原则：①化学式中各元素的化合价不变；②化学式中各元素的原子个数比不变 书写顺序：活泼金属氧化物·不活泼金属氧化物·SiO2·H2O
实例：
Al2Si2O5(OH)4：Al2O3·2SiO2·2H2O KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2 BaCuSi2O6：BaO·CuO·2SiO2 Na2Fe5Si8H2O24：Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
【注意】硅酸及其所对应的盐统称硅酸盐。由于硅酸盐的结构比较复杂，为了简化硅酸盐组成，采用氧化物的形式。实际上，硅酸盐不是以简单的氧化物的形式存在，而是以各种结构复杂的盐的形式存在。
06 方法总结
一、硅及其化合物的特殊性质
1. 硅的反常：
2. 二氧化硅的反常：
3. 硅酸盐改写氧化物的方法：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→SiO2→H2O，原子个数比保持不变。
二、硅及其化合物的转化关系
硅→二氧化硅：Si + O2 = SiO2 二氧化硅→硅酸：SiO2先与NaOH反应生成Na2SiO3，再与酸反应生成H2SiO3 硅酸→二氧化硅：H2SiO3 = SiO2 + H2O 硅酸钠→硅酸：Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
07 课后习题
一、选择题（5道）
1. 下列关于硅的说法中，错误的是（）
A. 硅是良好的半导体材料
B. 硅的还原性比碳强，所以C不能从SiO2中还原出Si
C. 硅在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在
D. 硅常温下能与NaOH溶液反应放出氢气
答案：B
解析：硅的还原性比碳强，但在高温下C却能从SiO2中还原出Si，反应为SiO2 + 2C = Si + 2CO↑，这是工业制粗硅的反应。
2. 下列关于二氧化硅的说法中，正确的是（）
A. 二氧化硅溶于水显酸性
B. 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
C. 二氧化硅是制造光导纤维的主要材料
D. 二氧化硅的化学性质很活泼，能与水反应
答案：C
解析：SiO2不溶于水，也不与水反应；SiO2是酸性氧化物，但能与HF反应；SiO2是制造光导纤维的主要材料。
3. 下列物质中，主要成分不是二氧化硅的是（）
A. 水晶B. 玛瑙C. 石英D. 半导体硅片
答案：D
解析：水晶、玛瑙、石英的主要成分都是SiO2；半导体硅片的主要成分是晶体硅，不是二氧化硅。
4. 下列溶液中，能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是（）
A. 浓硫酸B. 水玻璃C. 氢氟酸D. 苛性钠溶液
答案：A
解析：浓硫酸不与玻璃反应，可以用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放；水玻璃是矿物胶，会把玻璃塞和瓶粘在一起；氢氟酸会腐蚀玻璃；苛性钠溶液与玻璃中的SiO2反应生成粘性的Na2SiO3，会把玻璃塞和瓶粘在一起。
5. 下列关于硅酸的叙述中，错误的是（）
A. 硅酸是一种很弱的酸
B. 硅酸可由二氧化硅与水反应制得
C. 硅酸不稳定，加热分解生成二氧化硅和水
D. 硅酸能与NaOH溶液反应
答案：B
解析：硅酸是一种很弱的酸，比碳酸还弱；SiO2不溶于水，也不与水反应，不能直接用SiO2与水反应制得硅酸；硅酸不稳定，加热分解生成SiO2和水；硅酸能与NaOH发生中和反应。
二、填空题（3道）
6. 硅酸钠的水溶液俗称______，向其中通入少量CO2气体，现象是______，反应的化学方程式为______，这个反应说明碳酸的酸性比硅酸______（填强或弱）。
答案：水玻璃；产生白色胶状沉淀；Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3↓ + Na2CO3；强。
7. 实验室盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞，原因是______（用化学方程式表示）。氢氟酸不能用玻璃瓶盛放，原因是______（用化学方程式表示）。
答案：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O；SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O。
8. 工业上制粗硅的化学方程式为______，该反应中氧化剂是______，还原剂是______。
答案：SiO2 + 2C = Si + 2CO↑；SiO2；C。
三、简答题（1道）
9. 简述硅的哪些性质体现了它与一般非金属单质的不同之处？（至少说出三点）
答案：硅与一般非金属单质的不同之处有：
（1）硅是半导体，而一般非金属单质是绝缘体；
（2）硅能与强碱溶液反应放出氢气，而一般非金属单质与强碱溶液反应不放出氢气；
（3）硅能与氢氟酸反应，而一般非金属单质不与非氧化性酸反应；
（4）硅的还原性比碳强，但碳却能在高温下还原出硅。
硅及其化合物是高中化学元素化合物部分的重要内容，也是高考的高频考点。
这部分内容的特点是反常多：硅作为非金属却有金属光泽、是半导体；二氧化硅作为酸性氧化物却不与水反应、却能与氢氟酸反应；硅酸盐的表示方法也很特殊。
建议大家把这些反常点整理出来对比记忆，特别注意那些容易混淆的地方——比如二氧化硅和二氧化碳的性质对比、硅和碳的还原性比较、硅酸盐改写氧化物的规则，这些都是选择题的高频出题点。
做完上面的习题，看看自己还有哪些没掌握的地方，再回头对照知识点复习一遍，效果会更好。