文档文本内容
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第04 讲 碳、硅及无机非金属材料
目录
01 考情解码·命题预警.........................................................................................................................2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚.........................................................................................................................5
考点一 碳及其化合物.....................................................................................................................5
知识点1 碳单质..........................................................................................................................................5
知识点2 碳的氧化物..................................................................................................................................6
知识点3 碳酸、碳酸盐..............................................................................................................................6
知识点4 碳元素在自然界中的循环..........................................................................................................7
知识点5 CO2与碱、盐溶液的反应规律...................................................................................................7
考向1 考查碳及及其化合物性质和应用..................................................................................................9
思维建模 "结构→性质→应用"三级分析法
考向2 考查CO2与碱反应图像分析........................................................................................................10
思维建模 CO2与碱反应图像题解题步骤
考向3 考查碳元素在自然界中的循环....................................................................................................12
思维建模 "路径分析→平衡计算→影响评估"三步分析法
考点二 硅及基化合物...................................................................................................................13
知识点1 单质硅........................................................................................................................................13
知识点2 二氧化硅....................................................................................................................................13
知识点3 硅酸............................................................................................................................................15
知识点4 硅酸盐........................................................................................................................................16
知识点5 碳、硅及其化合物性质“反常”小结....................................................................................16
考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用............................................................................................18
思维建模 "结构→性质→制备→应用"四步分析法
考向2 考查硅的制备................................................................................................................................19
思维建模 在设计制备纯硅的试题中，常遇到的知识点
考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用............................................................................................21
考点三 无机非金属材料...............................................................................................................22
知识点1 传统无机非金属材料................................................................................................................22
知识点2 新型无机非金属材料................................................................................................................22
考向1 考查传统无机非金属材料的分类和应用....................................................................................25
思维建模 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型
考向2 考查新型无机非金属材料的分类和应用....................................................................................27
思维建模 新型无机非金属材料的分类和应用的思维
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................28
1
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
2023 年
碳及其化合物
选择题
非选择题
云南卷T1，3 分
湖北卷T1，3 分
河北卷T1，3 分
甘肃卷T4，3 分
新课标卷T7，6 分
北京卷T8，3 分
广东卷T7，3 分
河北卷T4，3 分
浙江1 月卷T7，2 分
天津卷T5，4 分
硅及其化合物
选择题
非选择题
云南卷T7，3 分
湖北卷T3，3 分
陕晋青宁卷卷T3，3 分
全国甲卷T8，6 分
广东卷T3，3 分
湖北卷T3，3 分
河北卷T2，3 分
天津卷T4，4 分
广东卷T3，3 分
无机非金属材料
选择题
非选择
河北卷T1，3 分
甘肃卷T1，3 分
陕晋青宁卷卷T1，3 分
江西卷T1，3 分
天津卷T1，6 分
广东卷T1，3 分
河北卷T1，3 分
吉林卷T1，3 分
浙江6 月卷T1，2 分
广东卷T1，3 分
考情分析：
分析近三年高考
，高考命
在本
有以下
律：
题
题
讲
规
试
1.从考
型和内容上看，高考命
以
和非
呈
，考
内容主要有以下几个方面：
查题
题
题
题
查
选择
选择
现
（1）直接考
硅及其化合物、碳及其氧化物的
构、性
。
查
结
质
（2）以
文化、先
科学技
素材考
无机非金属材料的
成、性
、
用等。
传统
查
质应
进
术为
组
（3）与
境相
合考
碳循
。
环
结
查
环
（4）以水煤气
体，考
盖斯定律、化学平衡等化学反
原理的内容。
变换为载
查
应
（5）原料中涉及硅元素的工
流程中，考
硅及其化合物的性
。
艺
查
质
2.从命
思路上看，
重从晶体构、物
型、化合价等方面多角度、多层次分析、认知碳、硅两种元素的
题
结
质
类
及其重要化合物；以无机非金属材料体考
化学
社会
展的重大
献；通
二氧化碳
境的影
单质
查
环
为
载
对
发
贡
过
对
响的考
，
立低碳绿
色可持续发展意识。
查识
3.根据高考命
的特点和
律，复
注意以下几个方面：
题
规
习时
（1）掌握C、Si
及其重要化合物的主要性
及
用。
单质
质
应
（2）了解无机非金属材料
社会
展的影响。注重
系生活
。
对
发
联
实际
（3）有意
运用相关知
或
求相关
据参与社会性
的
。
识
识
题
寻
证
议
讨论
复习目标：
1．了解硅、碳及其重要化合物的主要性
及
用。
质
应
2．了解无机非金属材料的生
及主要性能。
产
3．了解化学品的合理使用和注意事
。
项
2
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3
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考点一 碳及其化合物
知识点1 碳单质
1.碳原子的结构及碳元素的存在：C 元素原子结构示意图：
，在自然界以化合态和游离态形式存
在。
2.常见碳单质的结构和物理性质
常见的碳单质有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯、碳纳米管等，它们互为同素异形体。
（1）金刚石（
）：
①碳原子的排列方式： 的空间网状结构，
②碳原子的杂化方式： 杂化
③物理性质：熔点 ，硬度 ， 导电；
（2）石墨（
）
①碳原子的排列方式：层状结构，每层为 的平面网状结构
②碳原子的杂化方式： 杂化
③物理性质：熔点 ，硬度 ， 导电
（3）足球烯(C60
)
①碳原子的排列方式：“足球”状分子，由 形和 形排列而成，
②碳原子的杂化方式： 杂化
③物理性质： 导电
3.碳单质化学性质
a．与O2的反应(用化学方程式表示)：
O
①
2不足： ；
O
②
2充足： 。
b．与氧化物反应(用化学方程式表示)：
5
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①与CuO 反应： (冶
金属
炼
)；
②与Fe2O3反应： (冶
金属
炼
)；
③与CO2反应： ；
④与水蒸气反应： (制水煤气)；
⑤与SiO2反应： (制粗硅)； (制金刚砂)
c．与强氧化性酸反应
①与浓硫酸反应： 。
②与浓硝酸反应： 。
4.碳单质的用途：
①金刚石结构坚硬，用作玻璃刻刀、机器 、装饰品等；
②石墨的细鳞片状结构质软、导电性、滑腻性、耐高温,用作 、 、润滑剂、坩埚；
③木炭和活性炭的疏松多孔的结构吸附性，用作吸附食品色素、除 、防毒面具、冰箱除味剂等；
④可燃性，作燃料，用于 等；
⑤还原性，作还原剂：冶炼 ，如冶炼金属铜、铁等。
知识点2 碳的氧化物
1.碳的氧化物的物理性质
色态味
密度(比空气)
水溶性
毒性
相互转化
CO
无色、无
味、气体
小
难溶
有(易结合血红蛋白)
CO2
大
能溶
无(温室效应)
2.碳的氧化物的化学性质
CO
①
具有较强的 性，可以与O2、金属氧化物等发生反应。
如与Fe2O3反应： 。
CO
②
2是典型的 氧化物，也具有 性。
a.酸性氧化物
①与水反应：
②与碱反应：CO2少量： ；CO2足量： ；
(检验 )
③与碱性氧化物反应：
④与Ca(ClO)2盐溶液反应： （CO2少量）；
（CO2
量
过
）；
b.氧化性
①与C 反应： ；
②与Mg 反应：
3.用途
①CO:作 ， ；
②CO2: ，制汽水；植物 ；化工原料等。
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得分速记
溶液中通入CO2气体产生沉淀的问题：向BaCl2或CaCl2溶液中通入CO2气体，由于盐酸的酸性比碳酸的
强，不会产生BaCO3或CaCO3沉淀。
4.CO、CO2气体的除杂方法
CO 中混有CO2
通过盛有 的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有CO
通过盛有 的硬质玻璃管
CO2中混有O2
通过盛放 的硬质玻璃管
CO2中混有少量SO2
通过盛有 或 的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有少量HCl
通过盛有 的洗气瓶，然后干燥气体
得分速记
①澄清石灰水只用于检验CO2，不能用于除去混合气体中的CO2，应用NaOH 溶液除去；
CO
②
2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。
知识点3 碳酸、碳酸盐
1.碳酸：二 酸、不稳定，常用 代替H2CO3，但酸性比 强。
2.碳酸的正盐和酸式盐的比较
正盐(CO)
酸式盐(HCO)
溶解性
热稳定性
溶液pH
相互转化
知识点4 碳元素在自然界中的循环
1.CO2的主要来源：大量 的燃烧。
2.自然界消耗CO2的主要反应：
a．溶于江水、海水中： ；
b．光合作用将CO2转化为 ；
c．岩石的风化： 。
知识点5 CO2与碱、盐溶液的反应规律
1、与碱溶液的反应
（1）反应原理: NaOH――→Na2CO3――→NaHCO3
（2）反应后溶质成分的判断
x＝
溶质成分
x≤1 1∶
7
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1 1<
∶
x<2 1∶
x＝2 1∶
x>2 1∶
也可用数轴来表示：
2、CO2与盐溶液的反应
碳酸是一种弱酸，其酸性比盐酸、醋酸要弱，因此， 能与碳酸盐反应；其酸性又比硅酸、
次氯酸、苯酚、偏铝酸等强，因此，将CO2气体通入 等盐溶液中，均能
发生反应而生成相应的弱酸和碳酸(氢)盐，这就是“强酸制弱酸”原理的应用。如：
①
② 或
当CO2过量时，发生反应如下：
③
当CO2过量时，发生反应如下：
④
⑤ (CO2过量时)
(CO2少量时)
得分速记
①“强酸制弱酸”是一个重要的化学反应规律，但不可认为弱酸就不能“制取”强酸。在某些条件下，当
弱酸的酸根阴离子被沉淀或被氧化后，H＋就被“释放”出来，从而生成了强酸。如将H2S 通入CuSO4溶液
中或向氢硫酸中滴加氯水，均由氢硫酸这种弱酸生成了强酸：H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4(S2－与Cu2＋结
合成难溶的CuS)，H2S＋Cl2===S↓＋2HCl(S2－被氧化)。
CO
②
2与
溶液反应的产物与CO2的用量无关，都生成NaHCO3，因为酸性H2CO3>
>HCO。
CO
③
2 与NaClO 溶液反应的产物与CO2 的量无关，也只能生成NaHCO3，不能生成Na2CO3，因为酸性
H2CO3>HClO>HCO,但CO2与Ca(ClO)2溶液反应的产物与CO2的量有关，CO2的量不足时，CO2+Ca(ClO)2＋
H2O=CaCO3↓＋2HClO；CO2过量时，2CO2+Ca(ClO)2＋2H2O=Ca(HCO3)2＋2HClO；。
CO
④
2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均不反应，无沉淀产生,但SO2通入Ca(NO3)2或Ba(NO3)2溶液发生氧化
还原反应，均有沉淀产生。
考向1 考查碳及及其化合物性质和应用
例1 （2024·新课标卷·高考真题）文房四宝是中华传统文化的瑰宝。下列有关叙述错误的是
A．羊毛可用于制毛笔，主要成分为蛋白质
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B．松木可用于制墨，墨的主要成分是单质碳
C．竹子可用于造纸，纸的主要成分是纤维素
D．大理石可用于制砚台，主要成分为硅酸盐
【变式训练1·变载体】（2025·广东湛江·模拟预测）化学处处呈现美。下列说法不正确的是
A．颜色美：绚丽的焰火与能量转化有关
B．味道美：谷氨酸钠可作食品添加剂
C．结构美：“足球烯”是一种有机物
D．现象美：“仙境”舞台利用干冰易升华的特性
【变式训练2·变考法】（2025·山东·一模）对化学物质进行分类，有助于化学的学习。下列说法错误的是
A．
是含有极性共价键的共价化合物
B．
纳米材料(直径范围
)属于胶体
C．石墨烯、碳纳米管、碳纤维均属于无机非金属材料
D．聚合物
属于有机高分子材料
【变式训练3·
】【日常生活与学科知识结合】（2024·四川内江·一模）下列劳动项目与所述化
学知识没有关联的是
选
项
劳动项目
化学知识
A
危化品运输中用铁质槽罐运输浓硫酸
浓硫酸具有脱水性
B
收纳师用活性炭去除冰箱内异味
活性炭具有吸附作用
C
医生用复方氢氧化铝片给病人治疗胃酸过多
能与盐酸反应
D
葡萄酒生产中添加适量
具有抗氧化作用
思维建模 "结构→性质→应用"三级分析法
1.价类二维分析：横向非氧化还原反应，正向或斜向为氧化还原反应；
2.性质-应用推导：
①导电性（石墨）→ 电极材料
②吸附性（活性炭）→ 净水处理
③高硬度（金刚石）→ 切割工具
3. 实验探究模型
①CO2性质验证：通过石蕊变色（生成H2CO3）、石灰水变浑浊（生成CaCO3）；
②碳还原性实验：C+CuOCu+CO2（黑色固体变红）
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考向2 考查CO2与碱反应图像分析
例2 （24-25 高三上·湖南衡阳·期中）将0．4gNaOH 和1.06g
混合并配成溶液，向溶液中滴加0．
1mol·
稀盐酸。下列图象能正确表示加入盐酸的体积和生成
的物质的量的关系的是
A．
B．
C．
D．
【变式训练1·变载体】（2024·江西·模拟预测）已知25℃时：H2CO3的电离平衡常数Ka1=5×10-7，Ka2=5×10-
11，lg5=0.7，向100 mL NaOH 溶液中通入一定量CO2充分反应后，向所得溶液中逐滴滴加1 mol·L-1的盐
酸，所得气体的体积与所加盐酸体积的关系如图所示。下列说法不正确的是
A．该溶液存在：
B．向Na2CO3粉末中加入少量水，碳酸钠结块成晶体，并伴随吸热现象
C．由图分析，NaOH 溶液中通入一定量CO2充分反应后，所得溶液的溶质为Na2CO3、NaHCO3
D．若忽略
和
浓度的变化，在滴加盐酸前，溶液pH 约为10.3
【变式训练2·变考法】（24-25 高三上·江西萍乡·期中）某实验小组用稀盐酸测定久置于空气中的
样
品中有哪些成分。取
样品于锥形瓶中，边搅拌边滴加
的稀盐酸，加入盐酸的体积和产生气
体的物质的量的关系如图所示。下列说法中正确的是
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A．样品中只含有
B．样品中可能含有
C．样品中
的质量为
D．样品中
【变式训练3·
】【新技术与学科知识结合】为测定某氢氧化钠固体是否变质，兴趣小组同学取
一定量的样品配制成溶液，加入锥形瓶中，再逐滴加入稀盐酸至过量，并利用传感器测定
的含量，如
图所示，下列结论中不正确的是
A．氢氧化钠固体已变质
B．0~50s 时段有中和反应发生
C．100s 时溶液的
D．200s 时溶液中的溶质只有一种
思维建模 CO2与碱反应图像题解题步骤
1.标定坐标轴
①横轴：通入CO2体积/时间或加入酸量；
②纵轴：pH/气体体积/导电率。
2.阶段划分
①区域A（0≤n(CO2)/n(NaOH)<0.5）：NaOH 过量段
②区域B（0.5≤n(CO2)/n(NaOH)<1）：Na2CO3主存段
③区域C（n(CO2)/n(NaOH)≥1）：NaHCO3生成段
3.定量计算：根据拐点体积计算溶质比例（如a=b-a 时为纯Na2CO3）
考向3 考查碳元素在自然界中的循环
例3 （2025·广东·二模）下边是碳元素的价类二维图，有关说法不正确的是
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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】（2025·山东·模拟预测）部分含碳物质的分类与相应碳元素的化合价关系如图所
示。下列说法错误的是
A．固态p 可做制冷剂用于人工降雨
B．p 转化为r 可通过化合反应来实现
C．m 转化为n 或o 的反应均释放能量
D．n 的一种同素异形体中既存在共价键也存在范德华力
【变式训练2·变考法】（2025·河北·一模）下列措施中不利于实现漫画中提到的“碳中和”目标的是
A．大力提倡植树造林
B．向燃煤中添加碳酸钙
C．借助光伏、风电、核电等技术发电
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D．利用光驱动合成生物学，将二氧化碳合理转化
【变式训练3·
】【文化遗产保护与学科知识结合】“千锤万击出深山，烈火焚烧若等闲”是明
代诗人于谦的著名诗句，下列有关该诗句中所涉及物质的说法错误的是
A．碳酸钙可作补钙剂
B．氧化钙可作干燥剂
C．氧化钙用于制作发热包
D．碳酸钙是生产陶瓷的原料
思维建模 "路径分析→平衡计算→影响评估"三步分析法
1.物质追踪法：画出碳元素迁移路径图，标注各圈层间的转化形式（如大气→生物：光合作用）。
2.平衡分析法：计算碳输入（固定）与输出（释放）的动态平衡，评估人类活动影响。
3.方程式推导——掌握关键反应式：
①光合作用：6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2；
②呼吸作用：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O。
考点二 硅及基化合物
知识点1 单质硅
1.硅的存在、结构与物理性质
（1）存在：单质硅有 硅和 硅两大类，自然界中 游离态硅——单质硅，硅以
态存在，主要以 和 的形式存在地壳中，含量仅次于 ，位列 。
（2）单质硅结构：硅元素原子序数为14，基态原子的简化电子排布式为 ，核外电子的空间
运动状态有 种，不成对电子数有 个；单晶硅（
）为 晶体，晶体中每个Si 原子以
杂化，分别与 个相邻的Si 原子形成 个σ 键，Si 原子的配位数为 ，晶体中最小的环是 元
环，1 个环中平均含有 个Si 原子，含Si—Si 键数为 。
（2）物理性质：晶体硅是 色、有 、 而 的固体，其结构类似于
，熔沸点 、硬度 ，导电能力介于 和 之间，是良好的 和 材
料。金刚石、晶体硅、碳化硅中熔点从高到低的顺序是 。
2.单质硅化学性质——硅的化学性质 ，主要形成 化合物
a．常温
常温下，硅的化学性质不活泼，除 、 、 外不跟其他物质反应。
①与氢氟酸反应的化学方程式： ；
②与NaOH 溶液反应的化学方程式： ；
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③与F2反应的化学方程式:
b．高温
加热或高温条件下，硅也能和一些非金属单质反应。
①与O2反应： 。
②与Cl2反应：
③与C 反应：
4.硅的用途： 材料、 电池、 芯片和 设备等。
5.高纯硅的制备
（1）制备原理：用 还原石英砂，得到含少量杂质的 ，然后转化为 ，再经 还原
得到高纯硅。
（
2
）
制
备
流
程
：
（3）涉及的主要化学反应
(a)
(b)
(c)
得分速记
①用焦炭还原SiO2，产物是CO 而不是CO2。
②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，
得到高纯度硅。
4.单质硅的用途： 材料、 电池、计算机 和 设备等。
知识点2 二氧化硅
1.二氧化硅的存在
自然界中，碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存
在。天然SiO2有 和 两种，统称 ，硅石、 、 、 、 、沙
子等主要成分都是SiO2。
2.二氧化硅的物理性质：纯净的SiO2是 的，其熔、沸点 ，硬度 ，不溶于 ，也不
。
3.二氧化硅的结构
SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧 (如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接
为空间的 结构(如下图乙所示)。在SiO2晶体中，每个Si 周围结合 个O，Si 在中心，O 在4 个
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顶角；许多这样的
四面体又通过顶角的O 相连接，每个O 为两个四面体所共有，即每个O 与2 个
Si 相结合，SiO2晶体中Si 和O 的比例为 。由结构可知，二氧化硅的化学性质很 。
4.二氧化硅的化学性质
a.酸性氧化物，是硅酸的酸酐，但不与 反应。
SiO
①
2 可以与 反应，生成 ，如与氢氧化钠反应的化学方程式为
（Na2SiO3俗称 ，其水溶液俗称 ，可作 剂、 剂）；
②在高温条件下，能够与 反应，如与氧化钙反应的化学方程式为
。
③在高温条件下可以与 反应，如与碳酸钠、碳酸钙反应的化学方程式为
；
（工业制 ）。
b.弱氧化性：
①与碳反应： (制 )； (制 )；
②与Mg 反应： ； (制 )；
c.特性：常温下与氢氟酸反应的化学方程式为： 。
5.二氧化硅的主要应用
①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品。
SiO
②
2是制 的重要原料。
③较纯的石英用于制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造 的化学仪器。
④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。
得分速记
（1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，因为SiO2与碱溶
液反应生成具有黏性的Na2SiO3。
（2）未进行磨砂处理的玻璃，在常温下是不易被强碱腐蚀的。
（3）因为氢氟酸腐蚀玻璃并用于雕刻玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，而应
保存在塑料瓶或铅皿中。
（4）SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。
（5）不能依据反应2C＋SiO2=====Si＋2CO↑来说明C 的还原性比Si 强，也不能依据反应SiO2＋
Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。此类反应能进行的原因是因为在高温
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条件下，生成物中的气体从反应体系中逸出，有利于反应向右进行。
（6）SiO2虽然能与NaOH 溶液、HF 溶液反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物，但与水不能直接
反应。
（7）不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的
是晶体硅。
（8）加热熔融NaOH 时，不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁坩埚，原因是陶瓷和石英
的主要成分都含有SiO2，SiO2能与NaOH 反应，铝坩埚的主要成分是氧化铝，也能与NaOH 反应。
知识点3 硅酸
1.硅酸的物理性质：硅酸是一种 色胶状物质， 溶于水，能形成胶体。新制备的硅酸为透明、胶冻
状，硅酸经干燥脱水形成硅酸干凝胶—— 。
2.硅酸的化学性质：
（1）弱酸性：硅酸的酸性很弱，比碳酸的酸性还 ，在与碱反应时只能与 反应。如：
。
（2）不稳定性：硅酸的热稳定性很 ，受热分解为SiO2和H2O： 。
3.硅酸的制备：
由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的。
， （证明酸性：H2CO3
H2SiO3）。
4.硅酸的用途：硅胶可作 的载体和袋装食品、瓶装药品的 。
知识点4 硅酸盐
1.概念：由 和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
2.硅酸盐的氧化物表示方法——常用 的形式表示：
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。
如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为 ，长石(KAlSi3O8)可表示为 。
得分速记
（1）氧化物之间以“· ”隔开；
（2）计量数配置出现分数应化为整数。硅酸盐改写为氧化物形式时，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。当系数配置出现分数时一般应化为整数。如上例
中KAlSi3O8，将K2O·Al2O3·3SiO2，要写成K2O·Al2O3·6SiO2。
3.硅酸钠(Na2SiO3)——又称泡花碱
①物理性质： 色、 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化学性质——与酸性较硅酸强的酸反应：
a．与盐酸反应的化学方程式：
。
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b．与CO2水溶液反应的化学方程式：
。
③用途： 剂(矿物胶)、 剂和 材料。
得分速记
Na
①
2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O
反应，要密封保存。
②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。
知识点5 碳、硅及其化合物性质“反常”小结
1.一般情况下，非金属元素单质熔、沸点 ，硬度 ，但晶体硅、金刚石熔、沸点 ，硬度 ，其
中金刚石为自然界中硬度 的物质。
2.一般情况下，非金属单质为 体，但硅为 体，石墨为电的 体。
3.Si 的还原性 于C，但C 在高温下能还原出Si： 。
4.非金属单质与碱反应一般既作 剂又作 剂，且 氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作
剂，且放出氢气： 。
5. 非金属单质一般 与非氧化性酸反应，但硅能跟 反应：
。
6.一般情况下，碱性氧化物＋酸―→盐＋水，二氧化硅是 氧化物，却能与 反应：
(SiF4 属于盐，故SiO2 两性氧化物)。
7.一般情况下，无机酸 溶于水，但硅酸却 溶于水。
8.一般情况下，较强酸＋较弱酸的盐―→较弱酸＋较强酸的盐(溶液中的反应)。
因碳酸的酸性强于硅酸，所以水玻璃在空气中易变质：Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)。
但在高温下，可发生反应 ( 离开反应体系促进反应
的正向进行)。
9. 一般情况下，金属(Na 、K) 能置换出水中的氢，但C 在高温下也能置换出H2O 中的氢：
。
10.一般情况下，酸性氧化物与水反应生成相应的含氧酸，但二氧化硅 溶于水，也 与水反应。
考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用
例1 （2025·浙江绍兴·二模）三氯硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，是强还原
剂且易水解。实验室通过反应Si(s)+3HCl(g)
SiHCl3(l)+H2(g)制备SiHCl3，已知电负性：Cl>H>Si．下列说
法正确的是
A．生成1mol H2，转移的电子数为2mol
B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为3：1
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C．SiHCl3在足量NaOH 溶液中反应生成Na2SiO3、NaCl 和H2O
D．上述生成SiHCl3的反应为吸热反应，则该反应需在高温条件下自发进行
【变式训练1·变载体】（2025·山东青岛·二模）下列物质的性质与用途具有对应关系的是
A．石墨能导电，可用作润滑剂
B．单晶硅硬度大，可用作半导体材料
C．氢氟酸有弱酸性，可用于刻蚀玻璃
D．ClO2有强氧化性，可用于自来水消毒
【变式训练2·变考法】（2025·河南开封·三模）单质Z 是一种常见的半导体材料，可由
通过特定路线制
备，已知
为
的氧化物，Y 是一种氢化物且分子结构与甲烷相似。下列说法错误的是
A．
可用来生产光导纤维
B．Z 能与盐酸发生化学反应
C．反应①的转化应在保护气中进行
D．流程中涉及2 个氧化还原反应
【变式训练3·
】【科技与学科知识结合】（2024·安徽·模拟预测）2023 年，“墨子巡天望远
镜”入选全国重大科技成就，“墨子巡天望远镜”是中科大和中科院紫金山天文台联合研制的大视场光学
成像望远镜，由望远镜框架、聚焦镜片、望远镜圆顶台址和图像数据储存分析四部分组成。下列说法不正
确的是
A．望远镜框架用到多种金属材料
B．聚焦镜片的成分只含有二氧化硅
C．建设台址所用的水泥属于传统硅酸盐材料
D．数据储存分析所用电脑芯片的主要原料是硅
思维建模 "结构→性质→制备→应用"四步分析法
1.结构决定性质
①硅：金刚石结构→高熔点、半导体性
SiO
②
2：四面体网状结构→高硬度、化学惰性
2.性质推导应用
①硅的半导体性：芯片、太阳能电池
SiO
②
2的光学透明性：光纤、光学仪器
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3.工艺联系
①工业制硅：SiO2+ 2C =====Si(粗) + 2CO↑
②玻璃制备：Na2CO3+ SiO2=====Na2SiO3+ CO2↑
4.实验探究
①硅酸制备：Na2SiO3+ 2HCl=H2SiO3↓+2NaCl
HF
②
刻蚀玻璃实验
考向2 考查硅的制备
例2 （2025·湖北武汉·模拟预测）半导体设备是现代军事装备和国防安全的基础设施，工业制备高纯硅涉
及的主要反应为：①
；②
；③
。设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是
A．2.8g 硅晶体中含单键数为0.2NA
B．反应②中每生成1molH2转移电子数为2NA
C．1molSiHCl3中Si 原子的价层电子对数为4NA
D．3.0gC18O 中含中子数为1.6NA
【变式训练1·变载体】（2025·山西·二模）硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。晶体硅中的杂
质会影响其导电性能。工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98％左右的粗硅，再以其为原料制备高
纯硅，其原理示意图如下：
下列说法正确的是
A．步骤①中得到粗硅的化学方程式：
B．已知
中H 元素化合价为
，则电负性：
C．以上流程中含硅元素的物质均属于共价晶体，熔点：
D．由粗硅制备高纯硅的过程中，可循环使用的物质主要有HCl 和
【变式训练2·变考法】（2025·广西·三模）高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材
料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：
已知：电负性
设
为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
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A．反应②中，每消耗1 mol Si，转移的电子数为
B．反应①中，每生成1 mol Si，得到
个
C．1 mol 晶体硅中含共价键数为
D．反应③中，每消耗
，生成1 mol Si
【变式训练3·
】【工业生产与学科知识结合】（2025·全国·模拟预测）“从沙滩到用户”是指
半导体工业中，从沙子中(主要成分是
)提取粗硅，加工成高纯硅，最终制成电子产品的过程，具体原
理如下。已知电负性：
，下列说法正确的是
A．步骤①的反应为
，说明碳的非金属性比硅强
B．整个过程中只有
可以循环利用
C．步骤③中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为
D．
与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为
思维建模 在设计制备纯硅的试题中，常遇到的知识点
（1）粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl3：
Si(粗)＋3HCl=====SiHCl3＋H2
（2）SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：
SiHCl3＋H2=====Si(纯)＋3HCl
（3）SiO2＋2Mg=====2MgO＋Si
（4）SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑
SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl
（5）SiH4在空气中易自燃
考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用
例3 （24-25 高三下·甘肃·期中）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是
①硅酸盐Na2Fe2Si3O10(其中铁为+3 价)用氧化物的形式表示为Na2O·2FeO·3SiO2
②水泥、玻璃、玛瑙饰物都是硅酸盐制品
③硅酸盐都难溶于水
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④单质硅是将太阳能转变为电能的常用材料
A．②③
B．①③
C．①④
D．④
【变式训练1·变载体】（24-25 高三上·四川·期末）下列关于硅酸的叙述，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,加热脱水会生成二氧化硅
D．硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得
【变式训练2·变考法】（2025·河北·一模）地壳中硅元素常以硅酸盐形式存在，与碳酸盐不同，硅酸盐结
构复杂、种类繁多，其中下图为辉石单链和闪石双链两种硅酸根的结构(图中每个顶点代表1 个氧原子，硅
原子位于氧原子构成的四面体空隙中)。下列说法错误的是
A．两种硅酸根中Si 元素的化合价均为＋4
B．辉石单链中每个氧与其相邻的氧原子以共价键形式相连
C．闪石双链的化学式为
D．硅酸根不能像碳酸根一样形成简单离子是因为
的半径大较难形成
键
【变式训练3·
】【日常生活与学科知识结合】（2025 高三上·广东广州·月考）硅旧称矽，矽病
是一种职业病，采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此病。因此，在这些粉尘较
多的工作场所，应采取严格的劳动保护措施，采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量，以保证工作
人员的身体健康。你认为引起硅肺病的主要原因是粉尘中大量含有
A．二氧化硅
B．硅
C．硅酸
D．硅酸盐
思维建模 "结构→性质→制备→应用"四步法系统分析法
1.性质分析：从组成（SiO₄ 四面体）推导物理/化学特性
2.应用推理
①耐高温→耐火材料（如红柱石砖）
②吸附性→硅胶干燥剂
3.工艺联系——玻璃制备反应：Na2CO3+ SiO2===== Na2SiO3+ CO2↑
4.实验探究——硅酸制备：通过硅酸钠与酸反应观察胶体形成
考点三 无机非金属材料
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知识点1 传统无机非金属材料
1．无机非金属材料
从组成上看，许多无机非金属材料多含 等元素，具有 、 、 等特点，以
及特殊的 、 等性能。
2.分类——可以根据化学成分和性能进行分类。
1）按化学成分分类
无机非金属材料可以根据其主要化学成分进行分类，主要包括以下几类：
（1）单质：如碳、硅等。
（2）氧化物：如二氧化硅、三氧化二铝等。
（3）碳化物：如碳化硅、碳化硼等。
（4）氮化物：如氮化硅、氮化铝等。
（5）硫化物：如硫化锌、硫化镉等。
（6）卤化物：如氟化钙、氯化钠等。
（7）硅化物：如硅化镁、硅化铜等。
（8）磷化物：如磷化铝、磷化镓等。
（9）氧氨化物：如氧氮化硅、氧氮化铝等。
2）按性能分类
无机非金属材料也可以根据其性能进行分类，主要包括以下几类：
（1）结构材料：用于构建和支撑的材料，如水泥、玻璃、陶瓷等。
（2）功能材料：具有特定功能的材料，如：
①机械性能：高强材料、超硬材料、耐磨材料、韧性材料、摩擦材料等。
②热学性能：耐火材料、绝热材料（保温材料）、传热材料、防火材料等。
③化学性能：耐腐蚀材料、防水材料、吸附材料、离子交换材料、催化剂载体、胶凝材料等。
④光学性能：电光材料、导光材料、透光材料、荧光材料、发光材料、感光材料、分光材料等。
⑤电学性能：绝缘材料、介电材料、压电材料、铁电材料、超导材料、半导体材料等。
⑥磁学性能：磁性材料。
⑦声学性能：隔声材料、吸声材料等。
⑧核物理性能：放射性材料、反应材料等。
⑨生物性能：骨科材料、齿科材料、生物陶瓷等。
3.传统无机非金属材料
（1）含义：传统的无机非金属材料多为 材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
（2）分类
①陶瓷：陶瓷以 为主要原料，经高温烧结而成的。
②玻璃：普通玻璃的主要成分为 ，它是以 为主要原料，经混合、粉
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碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的 而制得的，玻璃可用于生产建筑材料、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：普通硅酸盐水泥的主要原料是 ，二者与其他辅料经混合、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 ，再研成细粉得到普通水泥。
是水泥、沙子和碎石等与水混合得到的。
（3）传统无机非金属材料比较
水泥
玻璃
陶瓷
主要原料
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
制备过程
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
杂的物理和化学变
化，加入适量石膏调
节水泥硬化速率，再
磨成细粉即得
原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生
复杂的物理和化学变化而制得
原料经高温烧结
而成
变化
复杂的 变
化过程
复杂的 变
化过程
组成
硅酸三钙(3CaO·SiO2)
硅酸二钙(2CaO·SiO2)
铝酸三钙
3CaO·Al2O3)
硅酸盐
得分速记
硅酸盐产品中，水泥和陶瓷的共同原料是黏土，水泥和玻璃的共同原料是石灰石。
知识点2 新型无机非金属材料
（1）含义： 含硅元素的材料，如单晶硅、二氧化硅，具有特殊的 性能。
（2）性能:在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新特性和功能。
（3）代表物:碳化硅(SiC)
①俗名: 。
②结构:碳原子和硅原子通过共价键连接,具有类似 的结构。1 mol SiC 中含有 mol Si—C 键。
③性质和用途:硬度很 ,可用作 的磨料;具有优异的耐 抗 性能,可用作 材
料、 材料等。
（4）其他新型陶瓷
材料类型
主要特性
示例
用途
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高温结构陶瓷
压电陶瓷
透明陶瓷
超导陶瓷
（5）碳纳米材料
①含义：碳纳米材料是一类新型的无机非金属材料,包括富勒烯、碳纳米管及石墨烯等,它们都是碳单质,互
为同素异形体。
②类型：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
新型材料
结构特点
主要性能
主要应用
富勒烯
碳纳米管
石墨烯
③用途：在能源、信息、医药等领域有广阔的应用前景。
考向1 考查传统无机非金属材料的分类和应用
例1 （2025·河南·模拟预测）1 月22 号，河南博物院、郑州博物馆推出了“太平。如意——河南博物院藏
明清珍宝展”，希望大家在欣赏珍宝的同时，了解中国吉祥文化，感悟中国古代工匠精神，下列描述错误
的是
A．“瑞瓷纳福”所用瓷器属于硅酸盐材料
B．“金银同辉”属于合金材料
C．“吉象雅珍”所用象牙的主要成分羟基磷灰石属于有机物
D．“玉意嘉祥”属于硅酸盐材料
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【变式训练1·变载体】（2025·河北·模拟预测）沈阳博物馆馆藏丰富，涵盖多个历史时期和多种文物类
型。下列文物中主要由无机非金属材料制成的是
A．辽代金面具
B．清石青缎彩绣平金团龙衮服
C．辽白釉鸡冠壶
D．青铜短剑
【变式训练2·变考法】（2025·河北张家口·二模）下列关于博物院馆藏文物的说法正确的是
A．春秋龙纹人字形玉佩的主要成分是二氧化硅
B．西汉铜错金银承弓器的主要成分属于无机非金属材料
C．宋海棠花式玛瑙碗的主要成分是碳酸钙
D．明宣德青花缠枝莲纹碗的主要成分是硅酸盐
【变式训练3·
】【文化遗产与学科知识结合】（2025·广东深圳·二模）中华文明源远流长，下
列古文物主要由硅酸盐材料制成的是
A．九霄环佩木古
B．河姆渡出土陶
灶
C．云龙纹丝绸
D．曾侯乙青铜编
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钟
思维建模 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型
1.材料识别： 根据题干关键词判断材料类别（如"黏土烧制"→陶瓷）
2.性质推导：
①硅酸盐结构→高熔点、耐腐蚀
②玻璃非晶态→各向同性
3.工艺联系：
①陶瓷：黏土成型→高温烧结
②玻璃：原料熔融→快速冷却
4.应用匹配：
①耐高温需求→选择耐火材料
②透光需求→选择玻璃制品
考向2 考查新型无机非金属材料的分类和应用
例2 （2025·海南·模拟预测）下列说法错误的是
A．“天和核心舱”电推进系统中的腔体采用氮化硼陶瓷，其属于新型无机非金属材料
B．“歼-20”飞机上使用的碳纤维被誉为“新材料之王”，碳纤维属于无机非金属材料
C．“生铁流出时，众人疾搅，即时炒成熟铁”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，则生铁比熟铁更易被腐
蚀
D．2022 年冬奥会部分场馆建筑应用了新材料碲化镉发电玻璃，其中碲和镉均属于主族元素
【变式训练1·变载体】（2025·湖南岳阳·模拟预测）化学促进我国航空航天事业不断蓬勃发展。下列有关
说法正确的是
A．“北斗系统”芯片的主要成分为二氧化硅
B．隐形涂料中的纳米氧化钨材料属于新型有机材料
C．“天和核心舱”推进系统中的腔体采用的氮化硼陶瓷属于新型金属材料
D．火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为Fe2O3
【变式训练2·变考法】（2025·福建·一模）化学物质在航空航天领域用途广泛。下列有关物质用途说法错
误的是
A．
可作航天飞行器的太阳能电池板
B．
和
可作火箭发射的推进剂
C．高温结构陶瓷可作航天飞船发动机材料
D．耐高温碳纤维可作航天服材料
【变式训练3·
】【文化遗产保护与学科知识结合】（2025 届·广东汕尾·一模）宇航员在升空、
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返回或遇到紧急情况时,必须穿上10 公斤重的航天服,我国宇航员的航天服是由我国科学家研制的新型“连
续纤维增韧”航空材料做成的,主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。
下列相关叙述错误的是
A．它耐高温、抗氧化
B．它比钢铁轻，但质地较脆
C．它没有固定熔点
D．它是一种新型无机非金属材料
思维建模 新型无机非金属材料的分类和应用的思维
1.材料识别：根据题干信息判断材料类别
2.性质分析：结合材料组成分析其特性
3.应用推理：根据性质推导实际应用场景
4.工艺联系：了解典型制备工艺（如浮法玻璃生产工艺）
1．（2025·河北卷）河北省古建筑数量大，历史跨度长，种类齐全，在我国建筑史上占有非常重要的地
位。下列古建筑组件主要成分属于有机物的是
A．基石
B．斗拱
C．青瓦
D．琉璃
2．（2025·云南卷）稻壳制备纳米Si 的流程图如下。下列说法错误的是
A．
可与NaOH 溶液反应
B．盐酸在该工艺中体现了还原性
C．高纯Si 可用于制造硅太阳能电池
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D．制备纳米Si：
3．（2025·湖北卷）下列描述不能正确地反映事实的是
A．室温下
与碳不发生反应，高温下可生成
和
B．室温下苯与溴不发生反应，温度升高生成大量溴苯
C．通常含硒的化合物有毒性，但微量硒元素有益健康
D．某些镇痛类生物碱可用于医疗，但滥用会危害健康
4．（2024·江西卷）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉
后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是
A．青蓝色是由于生成了单质钴
B．表面的釉属于有机高分子膜
C．主要成分为铝硅酸盐
D．铁元素的存在形式只有Fe2O3
5．（2024·广东卷）嘀嗒嘀嗒，时间都去哪儿了！计时器的发展史铭刻着化学的贡献。下列说法不正确的
是
A．制作日晷圆盘的石材，属于无机非金属材料
B．机械表中由钼钴镍铬等元素组成的发条，其材质属于合金
C．基于石英晶体振荡特性计时的石英表，其中石英的成分为
D．目前“北京时间”授时以铯原子钟为基准，
的质子数为55
6．（2023·河北卷）实验室根据化学试剂性质的不同采用不同的保存方法，下列说法错误的是
A．浓硝酸保存在棕色试剂瓶中
B．氢氧化钠溶液保存在带磨口玻璃塞的细口瓶中
C．高锰酸钾和乙醇不能同时保存在同一药品柜中
D．金属钠保存在煤油中
7．（2023·天津卷）下列常见物质及用途，错误的是
A．氢氧化铝可用于治疗胃酸过多
B．SiO2可用于制造光导纤维
C．Fe2O3是铁红，可以用作染料
D．钠起火，可以使用水基灭火器扑灭
8．（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
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