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第04 讲 碳、硅及其重要化合物
目 录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 碳、硅及其化合物...............................................................................................................
知识点1 碳及其化合物................................................................................................................................
知识点2 硅及其重要化合物........................................................................................................................
考向1 碳及其化合物的性质及应用............................................................................................................
考向2 硅及其化合物的性质及应用............................................................................................................
考向3 硅的工业制备....................................................................................................................................
考点二 无机非金属材料...................................................................................................................
知识点1 硅酸盐材料....................................................................................................................................
知识点2 新型无机非金属材料....................................................................................................................
考向1 硅酸盐材料的分类及应用................................................................................................................
考向2 新型无机非金属材料的分类及应用................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
碳及其化合物的
转化
选择题
非选择题
安徽卷T4（D 项），3 分
考情分析：
近两年的安徽卷中对碳、硅及其化合物的考查比较少，主要出现在2024 年安徽卷的选择题中，考查碳及其
化合物的转化关系。本讲知识在高考中很少以独立的一个题目考查，往往融合其他知识一起考查，涉及的
化学反应多，物质间的转化关系多样。复习时有以下几点需要注意：一是以新材料、新技术为背景考查
C、Si 及其重要化合物的性质及应用，二是以框图推断考查C、Si 及其化合物之间的转化关系，三是以
硅、硅酸的制备为载体，考查实验探究能力。
复习目标：
1
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1.掌握碳、硅单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解碳、硅单质及其重要化合物对环境的影响。
3.了解常见的无机非金属材料。
4.了解碳、硅单质及其重要化合物的制备方法。
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考点一 碳、硅及其重要化合物
知识点1 碳及其化合物
1.碳单质
碳的同素异形体（金刚石、石墨、石墨烯、C60）
模型
C 杂化类型
晶体类型
硬度
熔点
沸点
导电性
金刚石
晶体
相同
石墨
晶体
（2）主要化学性质——还原性
可燃性
O2不足：2C＋O2(不足)
2CO
O2充足：C＋O2(足量)
CO2
与氧化物反应
CuO：C＋2CuO
2Cu＋CO2↑(冶炼金属)；
SiO2：2C＋SiO2
Si＋2CO↑(制取粗硅)；
H2O：C＋H2O(g)
H2＋CO (制取水煤气)
与强氧化性酸反应
浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)
；
浓HNO3：C＋2H2SO4(浓)
。
2.CO、CO2的性质对比
4
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CO
CO2
物理性质
无色无味气体，密度比空气小，难溶
于水
无色无味气体，密度比空气大，可溶于水
毒性
有毒(易结合血红蛋白)
无毒(温室效应)
化学
性质
还原性
可燃性：2CO+O2
2CO2
还原氧化铁：Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
无(灭火)
氧化性
①与炽热炭反应：CO2+C
2CO
Mg
②
在CO2中燃烧：CO2+2Mg
2MgO+C
与水反应
无
CO2＋H2O
H2CO3
与碱反应
无
Ca(OH)2＋CO2=CaCO3↓＋H2O
相互转化
CO2
CO
用途
燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
3.碳酸的正盐和酸式盐的比较
正盐(CO
)
酸式盐(HCO )
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，难溶性正盐溶解度小于其酸式盐溶解度，如溶解度
Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度大于其酸式盐溶解度，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
CO
HCO
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知识点2 硅及其重要化合物
1.硅单质
（1）硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐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，熔沸点高、硬度大，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：Si＋2F2=SiF4；
②与氢氟酸反应：Si＋4HF= ；
③与NaOH 溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O= 。
（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
涉及的化学方程式：
SiO
①
2＋2C
Si＋2CO↑；
Si
②
＋3HCl
SiHCl3＋H2；
SiHCl
③
3＋H2
Si＋3HCl。
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：难溶于水，硬度大，熔点高。
（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：SiO2＋CaO
CaSiO3。
③高温下，Na2CO3、CaCO3与SiO2反应制玻璃：
Na2CO3＋SiO2
Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2
CaSiO3＋CO2↑。
④与氢氟酸反应(特殊)：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O。
（4）用途：光导纤维、光学仪器、电子器件等。
3.硅酸
（1）硅酸是难溶于水的弱酸。酸性比碳酸弱：Na2SiO3＋CO2＋H2O= 。
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（2）硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3
SiO2+H2O。
（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
硅酸盐
硅酸盐
Na2SiO3 的水溶液叫 ，是无色黏稠液体，是制备硅胶和木材 的原料。在空气中会变
质，反应方程式为：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝
表示
方法
（1）硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，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。如，石棉：CaO·3MgO·4SiO2。
（2）方法：①找出组成元素；②写成氧化物的形式；③注意原子守恒；④检查有无遗漏。
（3）氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。
温馨
提醒
（1）硅酸盐组成的表示方法采用的是氧化物法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在
的，而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。
（2）硅酸盐用氧化物的形式表示时，遵循“二个不变”：各元素化合价不变、原子个数不变
的原则。氧化物之间以“·”隔开，化学计量数若出现分数应化为整数，如长石KAlSi3O8，不能写
成
1
2 K2O·
1
2 Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3 ·6SiO2。
考向1 碳及其化合物的性质
例1 下边是碳元素的价类二维图，有关说法不正确的是
A．a 是最简单的有机化合物
B．b 在高温下被
氧化成e
C．d 与血红蛋白结合的能力比
强
D．将氨气和e 通入饱和食盐水中可得到m
【变式训练1·变载体】C60属于富勒烯中的一种，其结构与足球结构相似，如图所示。下列关于C60说法正
确的是
A．属于烃类
B．晶体类型为共价晶体
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C．与金刚石互为同素异形体
D．易溶于水
【变式训练2·变题型】T-碳是碳的一种同素异形体，其晶体结构可以看成是金刚石晶体（如图甲）中每个
碳原子被一个由四个碳原子组成的正四面体结构单元（
）所取代（如图乙）。已知T-碳的密度为
金刚石的一半。下列说法错误的是
A．T-碳中碳与碳的最小夹角为60°
B．T-碳属于共价晶体
C．金刚石晶胞的边长和T-碳晶胞的边长之比为2：1
D．T-碳晶胞的俯视图如图丙
考向2 硅及其化合物的性质与应用
例2 硅及其化合物在人类进步中发挥了重要作用。Si 和SiC 用于制造芯片，SiO2用于制造光纤，Na2SiO3用
作木材防火剂。下列说法正确的是
A．Si 在自然界以游离态存在
B．Si 和SiC 具有优良的导电性
C．SiO2不与酸反应
D．Na2SiO3溶液可与CO2反应
【变式训练1·变题型】水玻璃（Na2SiO3溶液）是一种重要的工业原料。下图是用稻壳灰（SiO2：65%～
70%、C：30%～35%）制取水玻璃的工艺流程，下列说法正确的是
A．操作A 与操作B 完全相同
B．该流程中硅元素的化合价发生改变
C．原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值
D．反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
【变式训练2·变题型】下列化学方程式的书写不正确的是
A．氢氟酸与玻璃中的SiO2反应：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O
B．SiHCl3转化为高纯硅的化学方程式：SiHCl3＋H2=======Si＋3HCl
C．硅与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑
D．焦炭与石英砂反应：SiO2＋C====Si＋CO2↑
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考向3 硅的工业制备
例3 高纯硅是典型的无机非金属材料，它可以按下列方法制备：
SiO2
Si(粗)
SiHCl3
Si(纯)
下列说法不正确的是
A．步骤①的化学方程式：SiO2＋2C====Si＋2CO↑
B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol 电子
C．步骤③中的反应为氧化还原反应
D．高纯硅是制造手机芯片的常用材料，SiO2是制造太阳能电池的基本原料
【变式训练1·变载体】多晶硅是单质硅的一种形态，是制造硅抛光片、太阳能电池等的主要原料。已知多
晶硅第三代工业制取流程如图所示；
下列说法错误的是
A．Y、Z 分别为H2、Cl2
B．制取粗硅时焦炭与石英发生副反应生成碳化硅，该副反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1 2∶
C．SiHCl3极易水解，产物为H2SiO3、H2、HCl，据此推测SiHCl3中硅为＋2 价
D．多晶硅是硅的一种同素异形体
考点二 无机非金属材料
知识点1 硅酸盐材料
1.硅酸盐材料
（1）陶瓷：陶瓷以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温烧结而成的。
（2）玻璃：
①主要原料：纯碱、石灰石和石英砂。
②生产过程：将原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。
③普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。
④用途：生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维，用于高强度复合材料等。
（3）水泥：
①主要原料：黏土和石灰石。
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②生产过程：将原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理变化和化学变化，
加入适量石膏调节水泥硬化速率，再研成细粉得到普通水泥。
③应用：混凝土是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。
知识点2 新型无机非金属材料
（1）新型无机非金属材料包括硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料。
（2）新型陶瓷的种类与用途
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
（3）碳纳米材料
材料类型
主要特性
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
（4）特殊功能的含硅材料
①碳化硅为共价晶体，具有金刚石结构，可用作磨料。
②含硅元素4％的硅钢具有导磁性。
考向1 硅酸盐材料的分类及应用
例2（2025·安徽省A10 联盟最后一卷）我国传统工艺是各民族的智慧结晶。下列叙䢞正确的是
A．修复文物所用的熟石膏是
B．“银胎掐丝珐琅”用到的硅酸盐珐琅化学性质稳定
C．在制玻璃的原料中，添加适量的
，可制得蓝色玻璃
D．传统鎏金工艺中需将金溶于汞中制成“金汞漆”，溶解过程发生化学变化
【变式训练1·变载体】央视春晚吉祥物“巳升升”融合了中华传统元素。下列相关物品中，主要由硅酸盐
材料制成的是
A．蝙蝠木雕
B．红陶贴塑蛇纹罐
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C．银质鎏金如意
D．丝质寿字结
【变式训练2·变载体】(24-25·安徽省蚌埠市·二模)中国文物具有鲜明的时代特征。下列文物的主要成分属
于硅酸盐的是
A．纳西族羊皮披肩
B．九霄环佩木古琴
C．南朝弦纹三足铜铛
D．东晋酱褐釉陶牛车
考向2 新型无机非金属材料的分类及应用
例2 下列叙述正确的是
“C919”
①
大飞机使用的氮化硅陶瓷属于传统硅酸盐材料
②“天和”核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体使用的氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料
③“神舟十三号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料
④相控阵雷达使用的碳化硅陶瓷属于新型的有机材料
A．①④
B．②③
C．①③
D．②④
【变式训练1·变载体】（2025·安徽师大附中模拟）科技是第一生产力，我国科学家在诸多领域取得新突
破，下列说法错误的是
A．中国第三艘常规动力航母的燃料油主要成分为烃
B．发现了月壤中的“嫦娥石
”，其成分属于无机盐
C．革新了海水原位电解制氢工艺，其关键材料多孔聚四氟乙烯有很强的耐腐蚀性
D．神舟十七号问天实验舱使用了石墨烯导热索技术，石墨烯属于有机高分子材料
【变式训练2】2024 年大国重器频频问世，彰显我国科技实力。下列说法正确的是
A．可回收火箭“朱雀三号”燃料燃烧过程涉及化学能转化为热能
B．中国移动“九州”算力光网所用光纤的主要材质为单晶硅
C．“海葵一号”通过分馏进行油气分离仅涉及化学变化
D．核能供汽“和气一号”反应堆轴棒中的
与
互为同素异形体
1．（2025·云南卷）画中有“化”，多彩中华。下列叙述正确的是
A．岩彩壁画颜料所用贝壳粉，主要成分属于硅酸盐
B．油画颜料调和剂所用核桃油，属于有机高分子
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C．竹胎漆画颜料赭石的主要成分氧化铁，耐酸、碱
D．水墨画墨汁的主要成分碳，常温不易被氧化
2．（2025·河南卷）活字印刷术极大地促进了世界文化的交流，推动了人类文明的进步。下列“活字”字
坯的主要成分为硅酸盐的是
A．泥活字
B．木活字
C．铜活字
D．铅活字
3．（2025·陕晋青宁卷）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·河北卷）燕赵大地历史悠久，文化灿烂。对下列河北博物院馆藏文物的说法错误的是
A．青铜铺首主要成分是铜锡合金
B．透雕白玉璧主要成分是硅酸盐
C．石质浮雕主要成分是碳酸钙
D．青花釉里红瓷盖罐主要成分是硫酸钙
5．（2023·广东卷）建设美丽乡村，守护中华家园，衣食住行皆化学。下列说法正确的是
A．千家万户通光纤，光纤的主要材质为
B．乡村公路铺沥青，沥青属于天然无机材料
C．美容扮靓迎佳节，化妆品中的甘油难溶于水
D．均衡膳食助健康，主食中的淀粉可水解为葡萄糖
6．（2023·江苏卷）我国提出2060 年实现碳中和的目标，体现了大国担当。碳中和中的碳是指
A．碳原子
B．二氧化碳
C．碳元素
D．含碳物质
7．（2023·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是
A．合成氨：N2+3H2
2NH3
B．制HCl：H2+Cl2
2HCl
C．制粗硅：SiO2+2C
Si+2CO
D．冶炼镁：2MgO(熔融)
2Mg+O2↑
8．（2025·山东卷）钢渣中富含
等氧化物，实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的
元素，流程如下。已知：
能溶于水；
，
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。下列说法错误的是
A．试剂X 可选用
粉
B．试剂Y 可选用盐酸
C．“分离”后
元素主要存在于滤液Ⅱ中
D．“酸浸”后滤液Ⅰ的
过小会导致滤渣Ⅱ质量减少
9．（2023·山东卷）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
℃，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）将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；（ⅲ）通入
HCl，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NaOH 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HCl 的SiHCl3纯度。
m1 g 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m2 g，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）。
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