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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
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 硅和二氧化硅..........................................................................................................................
知识点1 硅单质的性质及用途........................................................................................................................................
知识点2 二氧化硅的性质及用途...................................................................................................................................
考向1 考查硅及其化合物的性质及应用......................................................................................................................
【思维建模】"结构→性质→制备→应用"四步分析法
考向2 考查硅酸盐及高纯硅的工业制备.....................................................................................................................
【思维建模】制备高纯硅过程中的三个易错点
考点二 碳及其重要化合物..................................................................................................................
知识点1 碳单质的结构与性质........................................................................................................................................
知识点2 碳的氧化物...........................................................................................................................................................
知识点3 碳酸及碳酸盐......................................................................................................................................................
考向1 考查碳及其化合物的性质...................................................................................................................................
考向2 考查碳及其化合物的实验探究..........................................................................................................................
考点三 无机非金属材料................................................................................................................
知识点1 传统硅酸盐材料.................................................................................................................................................
知识点2 新型无机非金属材料........................................................................................................................................
考向1 考查传统硅酸盐材料及性能...............................................................................................................................
【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性能及应用.......................................................................................................
【思维建模】无机非金属材料四个易错点
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
碳及其主要化合
物的性质及应用
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
硅及其主要化合
物的性质及应用
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
新型无机非金属
材料
选择题
非选择题
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
浙江6 月卷T1，2 分
广东卷T1，3 分
考情分析：
1．从考查题型和内容上看，近几年高考命题以选择题和非选择题呈现，且以选择题为主，考查碳、硅
及其化合物的结构、性质及应用等知识，题目难度一般较小。主要集中在直接考查碳、硅及其氧化物的
结构、性质，硅的工业制备、二氧化硅的结构和性质等；以传统文化、先进科学技术为素材考查无机非
金属材料的组成、性质、应用等；以水煤气变换为载体，考查盖斯定律、化学平衡等化学反应原理的内
容。
2．从命题思路上看，侧重从晶体结构、物质类型、化合价等方面多角度、多层次分析、认知碳、硅两
种元素的单质及其重要化合物；以无机非金属材料为载体考查化学对社会发展的重大贡献；通过二氧化
碳对环境的影响的考查，树立低碳绿色可持续发展意识。
预计2026 年，二氧化碳、硅、二氧化硅的性质和用途仍是高考命题的热点，硅酸盐及材料可能会有所
增加，可能会以新材料的制备为背景考查与之相关的化学基础知识为主。复习构成中应注意从物质所属
类型、晶体结构、化合价等多角度、多层次分析碳、硅元素单质及其化合物；领会“碳中和”，强化将
碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，加强理论与实际相结合、运用化学理论解决实际问题
的能力和将化学成果应用于生产、生活的意识。
复习目标：
1.了解碳、硅及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.结合实例认识碳、硅及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转
化。
3．通过从材料组成和性质的角度对生活中常见的无机非金属材料进行分析，并能科学合理地使用。
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考点一 硅和二氧化硅
知识点1 硅单质的性质及用途
1．硅元素的存在及性质
（1）存在：硅在地壳中的含量仅次于 ，为26.3%。硅是一种亲氧元素，在自然界仅以 的形式
存在，主要以硅酸盐(地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)的形式存在。
（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 ，熔、沸点
、硬度 ，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：
硅的原子结构示意图为_____________，最外层有4 个电子，反应中既不容易得到电子，也不容易失去电
子。
①常温下不活泼，一般不与其他物质反应，但可以与氟、氢氟酸、碱反应。
与F2反应的化学方程式： ；
与HF 反应的化学方程式： ；
与NaOH 反应的化学方程式： 。
②在加热的条件下可以与氧气、氯气等反应：Si＋O2=====SiO2、
③粗硅的制取： 。
2．单质硅的制备——硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅
（1）常用方法：
①用碳还原二氧化硅制备粗硅：
②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅：
Si(粗)＋2Cl2====SiCl4，SiCl4＋2H2=====Si(纯)＋4HCl
得分速记
①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是 而不是 。
②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还
原，得到高纯度的硅。
③硅与NaOH 溶液的反应中，还原剂是 ，氧化剂是 ，该反应可理解为分两步进行。首先，硅与水
反应生成H2SiO3 和H2 ：Si ＋3H2O===H2SiO3 ＋2H2↑；然后，H2SiO3 与NaOH 反应：H2SiO3 ＋
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2NaOH===Na2SiO3 ＋2H2O 。当标电子转移的方向和数目时，应表示为：
____________________________________________。
（2）工业制备高纯硅：
①工业流程：
②主要反应：SiO2＋2C=====Si（粗）＋2CO↑、 、
。
3．硅单质的用途
①利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的 ；
②太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能 ；
③单质硅常用作 材料和合金材料
得分速记
①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si 却能与氢氟酸作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
②非金属单质一般不导电，但Si 为 ，有一定的导电能力。
Si
③
的还原性大于C，但C 却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。
④非金属单质跟碱液作用一般无H2 放出，但Si 例外，化学方程式：
。
知识点2 二氧化硅的性质及用途
1．二氧化硅（SiO2）
（1）存在：SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙、的主要
成分是结晶的 ，沙子、石英的主要成分就是 。
（2）物理性质：硬度 ，熔、沸点 ，常温下为固体，不溶于水。
（3）结构：
①二氧化硅晶体是 晶体，是由 和 构成的；
②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为 ；
③二氧化硅晶体中Si 原子与Si—O 键的比为 ，即1mol SiO2晶体中约含 个Si—O 共价键。
（4）化学性质：
①具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于于水。
SiO2与NaOH 溶液反应化学方程式：
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SiO2与碱性氧化物反应：
SiO
②
2的弱氧化性：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑
③)SiO2与氢氟酸(HF)反应化学方程式：
(用氢氟酸刻蚀玻璃)
得分速记
①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用 塞或 塞，而不能用 塞，盛
装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用 塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) 。
②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸 ，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用 瓶。
③石英坩埚 熔融氢氧化钠等碱性固体。
（5）用途： 、光学仪器、电子部件、沙子作建筑材料等。
2．硅酸(H2SiO3)
（1）硅酸的性质及用途
物理
性质
硅酸是 色胶状沉淀
化学
性质
①弱酸性：唯一 水的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性 )，硅酸 使紫色石蕊溶
液变红色；
②不稳定性（化学方程式）：
③与碱溶液反应化学方程式：
用途
硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。
硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力
强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的 剂，也可以用作催化剂的载体
（2）硅酸的制备——实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸
实验过程
在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2 或1:3 的体积比用水稀
释)，滴入1~2 滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液
红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象
实验操作
实验现象
溶液变为 色
溶液由 色变为 色，有白色胶状 生成
实验结论
Na2SiO3溶液呈 性
硅酸为不溶于水的白色固体
化学方程式
得分速记
①含硅化合物的特殊性：
a．SiO2是 的酸酐，但它不溶于水， 直接与水作用制备H2SiO3。
b．无机酸一般易溶于水，但H2SiO3 溶于水。
c．因H2CO3的酸性 H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生下列反应：
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，但在高温下 发生SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋
CO2↑。
②不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是 ，用于制作半导体材料、计算机芯片
的是 。
③熟悉几种常见饰品的主要成分：水晶、石英、玛瑙的主要成分是 ；珍珠的主要成分是 ；
钻石是 ；宝石的主要成分是 。
考向1 考查硅及其化合物的性质及应用
例1 2024 年，我国具有独立知识产权的“龙芯”22 岁了。下列关于硅及其化合物的叙述不正确的是
①二氧化硅的晶体结构与金刚石相似，都是空间四面体网状结构
SiO
②
2既能与HF 反应，又能与NaOH 反应，属于两性氧化物
③晶体硅是良好的半导体材料，能制成计算机芯片、太阳能电池板，光导纤维
Na
④
2SiO3溶液俗称“水玻璃”，可作木柴防火剂，也可用来制备硅胶
SiO
⑤
2分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的
SiO
⑥
2和CO2性质相似，可溶于水生成硅酸
⑦常温下，硅的化学性质稳定，所以自然界中的硅大部分以游离态存在
A．②③⑤⑥⑦
B．①⑤⑥⑦
C．③④⑤⑥
D．①③④
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
（3）与硅有关的工艺联系
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
【变式训练1·变考法】(2025·四川八省·联考卷)下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是
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选项
实例
解释
A
POCl3和PCl4
+的空间结构
都是四面体形
POCl3和PCl4
+中P 原子轨道的杂化类型均为sp3
B
NO2
+、NO3
-、NO2
-的键角
依次减小
孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力
C
SiF4、SiCl4、SiBr 4、SiI4
的沸点依次升高
SiX4均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大
D
邻硝基苯酚的熔点低于对
硝基苯酚
前者存在分子内氢键，后者存在的分子间氢键使分子间作用力
大于前者
【变式训练2·变题型】（2025·四川·押题卷）利用下列实验装置及药品能达到相应实验目的的是
A．除去
中的
B．验证纯碱中是否含
C．验证
溶液是否部分变质
D．验证电石与水反应产生了乙炔
【变式训练3·变载体】（2025·四川成都实外教育集团·联考）有机硅有工业味精之称，是对含硅有机化合
物的统称。二苯基-二甲氧基硅烷是一种典型的有机硅化合物。下列分析正确的是
A. 分子式为C14H18O2Si B. 除H 以外所有原子可能共平面
C. 1mol 该物质最多与6molH2发生加成反应 D. 该分子的一氯取代物有6 种
考向2 考查硅酸盐及高纯硅的工业制备
例2 (2025·四川达州市·二诊)在给定条件下，下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是
A. 制镁工业：海水
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B. 去除难溶物：
C. 制备硫酸：硫黄
D. 制备高纯硅：粗硅
高纯硅
思维建模 制备高纯硅过程中的3 个易错点
【变式训练2·变考法】（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
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2·变载体】(2024·四川达州模拟)以下是由石英砂(主要成分为二氧化硅)制备高纯硅的工艺流程
示意图。
下列说法错误的是
A．步骤①中反应的化学方程式：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑
B．工艺流程中，从混合物中分离出SiCl4、SiHCl3的方法为分馏
C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质主要有HCl 和H2
D．若混合物分离后，得到SiCl4、SiHCl3、H2的物质的量之比为1 1 1
∶∶，则理论上不需要额外补充H2
【变式训练3·变题型】(2024·四川省内江市威远中学期中)“中国芯”的发展离不开单晶硅，工业上制高纯
硅，先制得粗硅，再制高纯硅。
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Ⅰ.请回答：
（1）工业制粗硅反应的化学方程式为
。
Ⅱ.某小组拟在实验室用如图所示装置模拟探究四氯化硅的制备和应用(夹持装置已省略)。
已知有关信息：
①
，
；
②
遇水剧烈水解，SiCl4的熔点、沸点分别为
、
。
请回答下列问题：
（2）装无水氯化钙的仪器名称是
。
（3）若拆去B 装置，可能的后果是(写出一个即可)
。
（4）有同学最初将E、F、G 装置设计成图甲所示装置，图甲装置的主要缺点是
(写出一
个即可)。
（5）已知NH4Cl 在高温条件下易分解生成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制备新型无机非金属材料(Si3N4)
的装置如图乙，写出该反应的化学方程式：
。利
用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的
(填序号)。
考点二 碳及其重要化合物
知识点1 碳单质的结构与性质
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1．存在形式
自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，碳单质主要有 、足球烯
(C60)，它们互为 。
2．金刚石、石墨、足球烯(C60)比较
金刚石
石墨
C60
空间结构
碳原子的排列
方式
空间网状结构
层状结构，每层为 形的
平面网状结构
“足球”形分子，由
个正五边形和 个正
六边形排列而成
物理性质
熔点 ，硬度 ，
电
熔点 ，硬度 、电的
不导电
用途
制造切割刀具
制造电极、铅笔芯
新型高效的催化剂，
气体的贮存
【易错提醒】
①碳单质的结构不同导致物理性质 ，但化学性质 。
②同素异形体之间的转化是 变化，但 氧化还原反应。
3．主要化学性质——还原性
可燃性
2C＋O2(不足)=====2CO、C＋O2(足量)=====CO2
与氧化物反应
与氧化铜反应化学方程式：C＋2CuO====2Cu＋CO2↑
与二氧化硅反应化学方程式：
与水反应化学方程式：
(制取水煤气)
与强氧化性酸
反应
与浓硫酸反应化学方程式：
与浓硝酸反应化学方程式：
知识点2 碳的氧化物
1．碳的氧化物(CO、CO2)的比较
CO
CO2
物理性质
色 味气体，密度
比空气小， 溶于水
色 味气体，密度比空气大， 于
水(溶解度小)
毒性
毒(易结合血红蛋白)
毒(温室效应)
化
学
性
还原性
可燃性、还原氧化铁
无(灭火)
氧化性
—
①与炽热炭反应
Mg
②
在CO2中燃烧
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质
与水反应
—
CO2＋H2O
H2CO3
与碱反应
(澄清石灰水)
—
(检验CO2)
相互转化
j
k
CO2
CO
C D
，
O2;
CuO
用途
用作燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
2．CO2和SiO2的比较
物质
比较项目
二氧化硅(SiO2)
二氧化碳(CO2)
结构
立体网状结构， 单个分
子
单个CO2分子
物理性质
硬度大，熔、沸点高，常温下为
固体，不溶于水
熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水
与水反应
不反应
CO2＋H2O
H2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应：
与碱反应
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(盛碱液的试剂瓶用 塞)
CO2(少量)：
CO2(少量)：
与盐反应
与Na2CO3反应：
与Na2SiO3反应（CO2少量和过量）：
与碱性氧化
物反应
与CaO 反应：
与Na2O 反应：
氧化性
与C：
与C：CO2＋C=====2CO
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐
知识点3 碳酸及碳酸盐
1．H2CO3与H2SiO3性质的比较
物质
比较项目
H2CO3
H2SiO3
酸性
均为弱酸，且酸性：H2CO3 H2SiO3
水溶性
于水
于水
稳定性
不稳定，常温下易分解生成CO2和H2O
受热易分解生成SiO2和H2O
制备
CO2＋H2O
H2CO3
Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
转化关系
Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
2．碳酸的正盐和酸式盐的比较
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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 其酸式盐溶解度，如溶解度
Ca(HCO3)2>CaCO3；可溶性正盐溶解度 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
CO3
HCO3
2-
-
j
k
CO2+H2O;
H+
OH—
考向1 考查碳及其化合物的性质与应用
例1 （2025·四川巴中市·一诊）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A. 镁可以和CO2反应，可用于制造信号弹和焰火
B. 二氧化硅硬度大，熔点高，可制作光导纤维
C. 石墨的熔点很高，可用作干电池电极材料
D. 无水CoCl2呈蓝色，吸水后为粉红色[CoCl2·6H2O]，可用于制造变色硅胶
【变式训练1·变题型】（2025·四川八省联考·提升卷）实验室利用下列装置可测量一定质量的钢材中的含
碳量(部分夹持装置已略去)。下列有关判断正确的是( )
A．实验时，先打开K1、K2，关闭K3，从a 处通入N2，目的是排出装置中的O2
B．点燃酒精灯前，需要打开K1、关闭K2，打开K3，K1起到平衡气压的作用
C．装置②中的酸性KMnO4溶液吸收SO2，装置③盛有浓硫酸，起到干燥作用
D．实验前后需称取装置④和装置⑤的质量，才能准确地测得钢材的含碳量
【变式训练2·变载体】（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
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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 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·变考法】（2025·四川南充第一中学·二模）铈是地壳中最丰富的稀土金属，可用作合金添加
剂、医药、制革等。某兴趣小组以二氧化铈(
)废渣为原料制备金属铈和
的流程如图所
示。
下列说法错误的是
A. “酸浸”时发生的反应为
B. “中和”时，加入氨水不宜过量
C. “试剂X”可选用
和氨水混合物
D. “电解”时，阴极上得到
的同时阳极上得到
考向2 考查碳及其化合物的实验探究
例2（2025·四川成都·二诊）利用下图装置，下列实验现象或作用正确的是
选项
试管①
试管②
试管②中现象或作
用
A
固体
澄清石灰水
大量白色浑浊
B
晶体
饱和食盐水
除去
中的HCl
C
潮湿还原铁粉
空气
收集
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D
CuO 与过量碳粉
NaOH 溶液
有气泡产生
A. A
B. B
C. C
D. D
【变式训练1·变载体】（2025·四川遂宁射洪中学·二模）实验室制取FeSO4溶液和NaHCO3溶液，并利用
两者反应制取FeCO3，下列有关实验装置和操作不能达到实验目的的是
A. 用装置甲制取FeSO4溶液
B. 用装置乙制取NaHCO3溶液
C. 用装置丙制取FeCO3
D. 用装置丁过滤所得的浊液
【变式训练2·变考法】（2025•四川宜宾第三中学•二模）下列方案设计、现象和结论都正确的是
选项
目的
方案设计
现象和结论
A
比较亚硫酸和碳
酸酸性强弱
向等体积的水中分别通入SO2 和CO2
至饱和，再测定两溶液pH
通SO2 所得溶液pH 较小，因此
得出酸性H2SO3强于H2SO3
B
比较CH3COOH
与H2CO3的酸性
测定同温同浓度CH3COONa 溶液和
Na2CO3溶液的pH
Na2CO3 的pH 大，CH3COOH 酸
性强于H2SO3
C
探究浓度对化学
反应速率的影响
向2 支盛有2mL 浓度分别为
0.1mol/L、
0.2mol/LH2C2O4 溶液的试管中同时加
入5mL0.1mol/LKMnO4(酸性)溶液，
观察并比较实验现象
其他条件相同时，浓度越大，单
位体积活化分子数越多，化学反
应速率越快
D
比较Ksp(AgCl)和
Ksp(AgI) 相对大
小
等温条件下，向等体积饱和的AgCl
和AgI 溶液中分别加入等量的AgNO3
溶液
得到沉淀n(AgCl)>n(AgI) ，则
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
A A
B. B
C.
D. D
【变式训练3·变题型】（2024·广东惠州·一模）某混合气体可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成，为
确定其组成，在老师的指导下，化学实验小组的同学对该混合气体的组成进行了如图的探究实验：
【查阅资料】 脱氧剂(还原铁粉能够吸收氧气和水蒸气)。
【实验设计】 用如图所示的装置进行实验(已略去夹持装置)。
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【实验步骤】 ①检查装置气密性；②先通入一定量的氮气之后；③再通入该混合气体，点燃酒精灯。
【实验现象】 步骤③实验过程中，A 装置中无明显现象，B 和F 装置均出现白色沉淀，E 装置中黑色粉
末变成了红色。
（1）【实验结论】 该混合气体由________组成。
【实验反思】
（2）B、C 装置的作用分别是______、__________。
（3）步骤②先通入一定量氮气的目的是_________________________________________。
（4）E 装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为
__________________________________________________________________。
（5）F 中需要处理的尾气主要成分是________，具体处理方法可以是________________。
考点三 无机非金属材料
知识点1 传统硅酸盐材料
1．无机非金属材料
（1）元素组成：无机非金属材料一般含有 元素。
（2）特点：具有 、 、硬度高等特点，以及特殊的 、电学等性能。
（3）物质组成：传统的无机非金属材料多为 材料，如：制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建
筑用的水泥。
2．硅酸盐
（1）概念：由硅、氧和 组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
（2）性质：硅酸盐性质稳定，熔点 ，多数 于水。
（3）硅酸盐的结构：在硅酸盐中，Si 和O 构成了 ，Si 在中心，O 在四面体的4 个顶角；许多
这样的四面体还可以通过顶角的O 相互连接。其结构示意图为
。
（4）表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用 的形式表示它们的组成。
【易错提醒】
硅酸盐用氧化物表示顺序是：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•二氧化硅•水，但化学式前面的系数不能
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为分数。
例如：硅酸钠：Na2SiO3（ ） 高岭石：Al2Si2O5(OH)4 （ ）
镁橄榄石：Mg2SiO4（ ） 正长石：KAlSi3O8（ ）
钾云母(KH2Al3Si3O12) （ ）
3．最简单的硅酸盐——Na2SiO3
（1）俗名： ，水溶液俗称
（2）物理性质：白色固体，可溶于水
（3）化学性质
①与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)
②与CO2反应：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3(胶体)
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3(胶体)＋2NaHCO3
（4）用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火 材料；④防腐剂
4．传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷比较
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
——
主要原料
和粘土
、 、石英(过量)
黏土
反应原理
复杂的物理
化学变化
复杂的物理
化学变化
主要成分
3CaO·SiO2、2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
Na2SiO3、CaSiO3、
——
特性
水硬性(跟水掺和搅拌后
容易凝固变硬)
非晶体，无固定熔点，在一定范
围内软化可制成各种形状
抗氧化、抗酸碱腐
蚀、耐高温、绝缘
知识点2 新型无机非金属材料
1．新型无机非金属材料
类别
主要特性
典型示例
主要用途
半导体材料
通信容量 、抗
干扰性能
芯片、光导纤维、硅太阳能
电池
计算机、家用电器、光伏电站、
通信设备等
电学材料
高强度、优良的
性能
富勒烯、碳纳米管、石墨烯
复合材料、电池、传感器、光电
器件、超级电容器等
新
型
陶
瓷
高温结
构陶瓷
耐高温、抗氧化、
耐
碳化硅、氮化硅陶瓷
用于火箭发动机、汽车发动机、
高温电极材料等
超导陶瓷
具有 性
Y－Ba－Cu－O 系超导陶瓷
用于电力、交通、医疗等领域
透明陶瓷
具有 特
性、耐高温、绝缘
性好
氧化铝、氧化钇等氧化物透
明陶瓷
用于高压钠灯、激光器和高温探
测窗等
压电陶瓷
能实现 能与
钛酸盐和锆酸盐等
用于滤波器、扬声器、超声波探
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的相互转化
伤器和点火器等
生物陶瓷
具有生物功能
氧化铝陶瓷
人造骨、人造关节等
2．纳米材料
（1）概念：碳纳米材料是一类新型无机非金属材料，主要包括 、 、石墨烯等。
（2）三种碳纳米材料比较：
材料
结构及性能
主要用途
富勒烯
由 构成的一系列笼形分子的总称，其中的
C60是富勒烯的代表物
代表物C60开启碳纳米材料研
究和应用的新时代
碳纳
米管
可看成由 片层卷成的管状物，具有纳米尺度
的直径。碳纳米管的比表面积大，有相当的强度和优
良的电学性能
可用于生产复合材料、电池和
传感器等
石墨烯
只有一个 直径厚度的单层石墨，其独特的结
构使其电阻率 、热导率 ，具有很高的强
度
在光电器件、超级电容器、电
池和复合材料等方面广泛应用
3．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别
类别
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
主要
特性
①抗腐蚀、耐高温；
②质脆、经不起 冲
击
①高强度、硬度，耐高温； ②具有 特性；
③具有 特性； ④具有生物功能
得分速记
常见几种新型无机非金属材料
材料类别
主要特性
示例
用途
高温结构陶瓷
能承受高温，强度
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 特性
二氧化锡陶瓷
集成电路中的半导体
光学材料
具有 特性
光导纤维
光缆通讯、医疗、照明等
生物陶瓷
具有 功能
氧化铝陶瓷
人造骨骼、人造关节、接骨螺钉
考向1 考查传统硅酸盐材料及性能
例1（2025·四川德阳·二模）材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列有关材料的描述错误的是
A. 碳化硅是传统无机非金属材料
B. 航天飞行材料硬铝属于合金
C. 冠醚与碱金属离子形成的超分子材料是混合物
D. 宇宙飞船外壳材料酚醛树脂是有机高分子化合物
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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
【变式训练1·变载体】（2025·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
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2·变考法】 (2024·江苏省南通市二模)下列中国古代文物中，主要由硅酸盐材料制成的是
A．青花碗
B．铜奔马
C．纱禅衣
D．竹简牍
【变式训练3·变考法】（2025·四川·一模）陶瓷是以黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)为主要原料，经高温
烧结而成。唐三彩是我国古代陶瓷中的艺术瑰宝，利用X 射线衍射实验测得某“唐三彩陶瓷残片”和“现
代陶瓷碎片”的釉料中部分成分及含量数据如下表所示。下列说法错误的是
唐三彩陶瓷残
片
28.05
0.34
10.81
0.08
46.56
现代陶瓷碎片
29.74
0.40
4.22
0.05
51.42
A．现代陶瓷是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料
B．唐三彩烧制过程中发生了复杂的物理和化学变化
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C．X 射线衍射实验可用于鉴定陶瓷类文物的真伪
D．唐三彩的绚丽色彩与釉料的组成及各组分的含量有关
考向2 考查新型无机非金属材料的性能及应用
例2（2025·四川·预测卷）2025 年4 月25 日，我国神舟二十号载人飞船成功发射。下列说法正确的是
A．神舟二十号的热控保温材料——纳米气凝胶，可产生丁达尔效应
B．神舟二十号宇航服的主体部分是特殊的高强度涤纶，属于无机非金属材料
C．神舟二十号飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，
属于分子晶体
D．神舟二十号采用的燃料之一为液态的偏二甲肼
，完全燃烧放出大量的热，只生成二氧化碳和
水，具有产物清洁无污染等优点
【变式训练1·变载体】（2025·四川成都外国语学校·模拟）2025 年巴黎AI 峰会上，DeepSeek 创始人梁文
峰通过量子全息投影技术远程参会。全息投影的实现依赖于材料科学与光学技术的结合。下列相关说法错
误的是
A. 全息投影膜是一种薄而柔的聚酯膜(
)，该聚酯膜是通过缩聚反应形成的
B. 全息投影技术常用卤化银作光敏材料，利用了光照时卤化银可分解产生Ag 原子的特点
C. 空气显示影像时通过电激发氧气发光，该过程属于化学变化
D. 全息投影技术的光电器件所用材料氮化镓为新型无机非金属材料
【变式训练2·变考法】(2024·江苏省南通市名校联盟高三适应性测试)沸石是一类分子架构奇特的含水矿物
的总称。其中的天然沸石是一类含水铝硅酸盐晶体的总称，它们会因释放水而呈沸腾状，故而得名沸石，
又称分子筛(严格说，沸石和分子筛两个术语的内涵是不同的，但经常被不加区别地混用)。它们往往具有
复杂的结构，可以灵活地吸水和脱水。以下给出了几种沸石的结构图：
其中一种A 型沸石的分子式可表示为
。用氢氧化钠、铝酸钠和偏硅酸钠在室
温下混合后在99℃结晶，110℃干燥即可得到A 型沸石。下列说法不正确的是
A．沸石具有广泛的用途，可作为吸附剂、干燥剂、催化剂等，并可用于防止溶液暴沸
B．相比较一些传统干燥剂如P2O5等，沸石具备优异的再生性能，可反复使用
C．用氢氧化钠、铝酸钾和偏硅酸钠在室温下混合后在99℃结晶，110℃干燥一定可以得到纯净的A 型沸
石
D．由上图给出的沸石笼孔道的结构示意可以推测分子筛的得名可能来源于沸石具有“只要客体分子能够
通过连接沸石笼的孔道，就可以进出沸石”的特殊性质
【变式训练3·变题型】（2025•四川达州•二模）氧化钪（Sc2O3）是一种稀土氧化物，广泛地应用于原子能、
航空航天、荧光、电子、高技术陶瓷等领域。工业上以钨渣[含W，Sc，Si，Ca，Na，Zr（锆）等诸多元
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素的氧化物]为原料提取高纯度氧化钪的流程如下：
查阅资料：1．钨的氧化物WO3是酸性氧化物；
2．萃取相是采用TBP 和P204 与煤油按一定比例混合而成的有机相（TP）；
3．萃取相比O/W 即为有机相与被萃取的酸性溶液的体积比；
4．逆流萃取指萃取剂与原溶液逆向流动的萃取。单极萃取指仅进行一次萃取的操作。
（1）钪的基态原子价电子轨道表示式为___________。
（2）“萃取”采用逆流萃取，相比单级萃取
优势有____________。“萃取”过程中萃取相比O/W 和搅拌速
度直接影响萃取率，请根据表格中的数据选择的最佳萃取相比O/W 和搅拌器转速分别为______。
表1 萃取相比试验结果
萃取相比O/W
1:10
1:15
1:20
1:25
1:30
1:35
1:40
萃取率%
90
90
90
80
75
70
60
表2 搅拌速度试验结果
搅拌器转速/ r/min
150
300
450
600
700
萃取率%
70
80
90
少量乳浊液
大量乳浊液
（3）Sc3+与P204 形成的配合物可表示为Sc(HA2)3，则加氢氧化钠溶液“反萃取”过程中生成Sc(OH)3的化学
方程式为___________。
（4） Sc(OH)3粗品用盐酸溶解，并控制溶液pH 为6，加Na2HPO4溶液除钙。若除钙时pH 调节过小，可
能导致的后果是______。
（5）苦杏仁酸（
）在酸性条件下可与Zr4+形成配合物，请解释其与Zr4+配位的化学原理是
____________。
（6）空气中“煅烧”时发生反应的化学方程式为_____________。
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1．（2025·河北卷）如图所示装置(加热、除杂和尾气处理装置任选)不能完成相应气体的制备和检验的是
A．电石与饱和NaCl 溶液
B．
固体与70%的浓
C．大理石与稀HCl
D．
固体与水
2．（2025·甘肃卷）下列爱国主义教育基地的藏品中，主要成分属于无机非金属材料的是
A．劳动英雄模范碑(南梁革命纪念馆藏)
B．红军党员登记表(红军长征胜利纪念馆藏)
C．陕甘红军兵工厂铁工具(甘肃省博物馆藏)
D．谢觉哉使用过的皮箱(八路军兰州办事处纪念馆藏)
3．（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 D．制备纳米Si：
4．(2024·浙江1 月卷，7，3 分)根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化，下列推测不合理的是
材料
组成和结构变化
性能变化
A
生铁
减少含碳量
延展性增强
B
晶体硅
用碳原子取代部分硅原子
导电性增强
C
纤维素
接入带有强亲水基团的支链
吸水能力提高
D
顺丁橡胶硫
疏化使其结构由线型转变为网状
强度提高
5．（2024·吉林卷）文物见证历史，化学创造文明。东北三省出土的下列文物据其主要成分不能与其他三
项归为一类的是
A．金代六曲葵花鎏金银盏
B．北燕鸭形玻璃注
C．汉代白玉耳杯
D．新石器时代彩绘几何纹双腹陶罐
6．(2024·广东卷，1，2 分)龙是中华民族重要的精神象征和文化符号。下列与龙有关的历史文物中，主要
材质为有机高分子的是
A
B
C
D
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红山玉龙
婆金铁芯铜龙
云龙纹丝绸
云龙纹瓷瓶
7．(2024·广东卷，3，2 分)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
8．（2023·湖北卷）工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂
粗硅
高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为SiO2+2C=====Si+2CO↑
B．1molSi 含Si-Si 键的数目约为
C．原料气HCl 和
应充分去除水和氧气
D．生成
的反应为熵减过程
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