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1.C、Si 单质的存在形态、物理性质及用途
(1)自然界中的碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。碳单质主要有金
刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
(2)单质的结构、物理性质与用途比较
碳
硅
结构
金刚石：空间网状结构，石墨：层状结构
晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构
物理
性质
金刚石熔点高、硬度大
石墨熔点高、质软，有滑腻感
晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬
度大、熔点高
用途
金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅
笔芯
晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太
阳能电池
2.碳、硅单质的化学性质——还原性
第15 讲 碳、硅及无机非金属材料
考点导航
考点一 碳、硅单质及氧化物
重难点辨析
1
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碳、硅的最外层都是4 个电子，位于元素周期表的第ⅣA 族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳
定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应，一般表现为还原性(如图)。
(1)碳的还原性
碳有重要的用途，除了在氧气中燃烧利用其热能外，还能用于金属冶炼(如铜)、制取粗硅、生产水煤气等，
完成上图转化关系中①～④的化学方程式。
①CO2＋C====2CO；
②SiO2＋2C=====Si＋2CO↑；
③C＋H2O(g)=====CO＋H2；
④2CuO＋C====2Cu＋CO2↑。
碳的还原性还表现为可将强氧化性的浓硫酸、浓硝酸分别还原为SO2和NO2，本身被氧化为CO2。
(2)硅的化学性质不活泼，在常温下只能与氟气(F2)、氢氟酸(HF)、强碱反应，不能与氢气、氧气、氯气、
硫酸、硝酸反应，加热时能与氧气、氯气反应。
完成上图转化关系中⑥～⑧的化学方程式。
⑥Si＋2Cl2====SiCl4；
⑦Si＋2F2===SiF4；
⑧Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
3.二氧化硅和二氧化碳的比较
物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
立体网状结构，不存在单个分
子
存在单个CO2分子
主要物理性质
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
化
学
性
质
与水反应
不反应
CO2＋H2OH2CO3
与酸反应
只与氢氟酸反应：
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O
不反应
与碱
(NaOH)
反应
SiO2 ＋2NaOH===Na2SiO3 ＋
H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)
CO2 少量：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋
H2O；
CO2过量：CO2＋NaOH===NaHCO3
2
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与盐反应
如与Na2CO3 反应：SiO2 ＋
Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑
如与Na2SiO3 反应：Na2SiO3 ＋H2O ＋
CO2( 不足)===H2SiO3↓＋Na2CO3 或
Na2SiO3
＋
2H2O
＋
2CO2(
足
量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
与碱性氧
化物反应
如与CaO 反应：SiO2 ＋
CaO=====CaSiO3
如与Na2O 反应：Na2O＋
CO2===Na2CO3
用途
光导纤维、光学仪器、电子部
件
制饮料、制碳酸盐
1.熟记硅及其化合物的特殊性质
(1)硅单质的特殊性
①Si 的还原性大于C，但C 却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑；
②非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si 能与HF 反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；
③非金属单质大多为非导体，但Si 为半导体。
(2)含硅化合物的特殊性
①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3；
②酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF 反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；
③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水；
④因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋
H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑也能发生。
2.在设计制备纯硅的实验题中，常遇到的知识点有：
(1)高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅：
SiO2＋2C=====Si(粗)＋2CO↑
(2)粗硅与干燥HCl 气体反应制得SiHCl3：
Si＋3HCl=====SiHCl3＋H2
(3)粗硅与干燥Cl2反应制得SiCl4：
Si(粗)＋2Cl2=====SiCl4
(4)SiHCl3与过量H2在高温下反应制得纯硅：
SiHCl3＋H2=====Si(纯)＋3HCl
(5)SiCl4与过量H2在高温下反应制得纯硅：
SiCl4＋2H2=====Si(纯)＋4HCl
(6)SiO2＋2Mg=====2MgO＋Si
规律·方法·技巧·点拔
3
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(7)SiHCl3、SiCl4能与水发生反应：
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑ SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl
(8)SiH4在空气中易自燃：
SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O
(9)工业生产单质硅过程中应注意的问题
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中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，
得到高纯度硅。
3.有关硅的易错易混点
(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶而用塑料瓶。
(2)NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放，但不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶。
(3)用石英砂和焦炭制备粗硅的反应必须要隔绝空气在电炉中进行，得到的氧化产物是CO 而不是CO2。
(4)硅与碱溶液反应时，硅为还原剂，H2O 为氧化剂。
Si＋2NaOH＋4H2O===Na2SiO3＋2H2↑＋3H2O。
(5)SiO2虽然即能与NaOH 溶液反应，又能与氢氟酸反应，但不属于两性氧化物，属于酸性氧化物。
(6)酸性氧化物一般和水反应生成相应的酸，SiO2虽然是H2SiO3的酸酐，但它不与水反应，不能直接与水
作用制备H2SiO3。
(7)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。
4.碳、硅单质的特殊性
①一般情况下，非金属元素的单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高、硬度大，其中金
刚石为自然界中硬度最大的物质。
②非金属单质大多为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。
③Si 的还原性大于C，但C 却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C=====Si＋2CO↑。
④非金属单质与碱反应一般无氢气放出，但硅与强碱溶液作用却放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3
＋2H2↑。
⑤非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能与HF 反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。
⑥一般情况下，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：C＋
H2O(g)=====H2＋CO。
5.硅及其氧化物的特性
物质
一般规律
特性
Si
硅的还原性比碳强
SiO2+2C
Si+2CO↑
Si
非金属单质与强碱反应一般不生成氢气
Si+2NaOH+H2O
Na2SiO3+2H2↑
非金属单质一般不与非氧化性酸反应
Si+4HF
SiF4↑+2H2↑
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一般非金属单质为绝缘体
硅为半导体
SiO2
酸性氧化物一般与水反应生成相应的酸
SiO2不溶于水,不与水反应
酸性氧化物一般不与酸发生反应
SiO2+4HF
SiF4↑+2H2O
“较强酸制较弱酸”是复分解反应的一般规律,碳酸酸
性强于硅酸,如Na2SiO3+CO2+H2O
H2SiO3↓+Na2CO3
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
考向1 碳、硅单质的性质及应用
【典例1】（2022 秋·广东东莞·高三校考阶段练习）有一粗硅，含铁和硅两种成分，取等质量的样品分别
投入足量的稀盐酸和足量的稀氢氧化钠溶液中放出等量的氢气，则该粗硅中铁和硅的关系正确的是(提示：
)
①物质的量之比为
②物质的量之比为
③质量之比为
④质量之比为
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
【答案】C
【解析】等质量的样品分别投入足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液中，充分反应后都放出等量的氢气，则反应
Fe+2HCl═FeCl2+H2↑、Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑中生成的氢气相同，若都生成2molH2，则n（Fe）
=2mol，n（Si）=1mol，故粗铝中铁和硅的物质的量比为2mol：1mol=2：1，铁和硅的质量之比为
2mol×56g/mol：1mol×28g/mol=4：1，故选C。
【变式练1】（2023·全国·高三专题练习）下列关于硅的说法不正确的是
A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被氧化
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应
典型例题剖析
5
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【答案】C
【解析】A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体，A 正确；
B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料，B 正确；
C．用二氧化硅制取单质硅的反应中硅元素被还原，C 错误；
D．加热到一定温度时，硅能与氢气、氧气等非金属单质发生反应，D 正确。
故选C。
【变式练2】（2022 秋·浙江湖州·高三统考阶段练习）下列说法不正确的是
A．将粗硅用HCl 转化为SiHCl3，再经H2还原得到高纯硅
B．NaClO 比HClO 稳定得多，NaClO 溶液可长期存放而不分解
C．碳化硅(SiC)具有类似金刚石的结构，硬度很大，可作耐磨材料
D．硝酸生产尾气中的NOx 可用Na2CO3溶液或NH3处理
【答案】B
【解析】A．炼制高纯度硅时，先将粗硅与HCl 反应生成SiHCl3，SiHCl3再与氢气反应生成单质硅，A 正
确；
B．NaClO 溶液长期放置会与空气中二氧化碳反应生成次氯酸，次氯酸光照条件下分解生成HCl 和O2，B
错误；
C．碳化硅与金刚石结构类似，硬度大可用作耐磨材料，C 正确；
D．硝酸生产尾气中的NOx可与碳酸钠或者NH3反应，故可用碳酸钠或者NH3吸收NOx，D 正确；
故答案选B。
考向2 碳、硅氧化物的性质及应用
【典例2】（2023 秋·浙江·高三校联考开学考试）关于反应
，下列说法正
确的是
A．
既不是氧化剂，也不是还原剂
B．生成33.6L CO，转移3
电子
C．
是氧化产物
D．6g C 中含有的共价键数目为一定为
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【答案】A
【解析】A．在反应中，中的Si、O 元素化合价都未改变，则SiO2既不是氧化剂，也不是还原剂，A 正确；
B．CO 的状态是不是标况未知，无法确定物质的量，B 错误；
C．
的Si 元素化合价未变，N 元素化合价降低，被还原，是还原产物，C 错误；
D．C 的同素异形体有多种，每种共价键的数目不相同，6g C 的C 无法确定是哪种同素异形体，共价键数
目无法确定，D 错误；
故答案为：A。
【变式练3】（2022·浙江·校联考模拟预测）翡翠手镯(如图)的主要成分是硬玉，硬玉化学式为
，下列推测不合理的是
A．硬玉与氢氧化钠溶液反应生成
、
和
B．翡翠硬度大，熔点高，受到猛烈撞击不容易断裂或粉碎
C．碳酸钠与氧化铝、二氧化硅在高温熔融的条件下能制取硬玉
D．翡翠中含
，高温分解翡翠，产物溶于氢碘酸加
萃取，有机层呈紫红色
【答案】B
【解析】A．硬玉化学式为
，可以表示为
，与氢氧化钠溶液反应生成
、
和
，故A 正确；
B．翡翠硬度大，熔点高，但质脆，受到猛烈撞击容易断裂或粉碎，故B 错误；
C．碳酸钠与氧化铝、二氧化硅在高温熔融的条件下能制取硬玉
，方程式为：
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Na2CO3+Al2O3+4SiO2
2
+CO2，故C 正确；
D．翡翠中含
，高温分解翡翠的产物中含有Fe2O3，Fe2O3溶于氢碘酸生成Fe3+，Fe3+和I-反应生
成I2，加
萃取，有机层呈紫红色，故D 正确；
故选B。
【变式练4】（2023·广东·统考高考真题）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
【答案】D
【解析】A．光纤的主要材质为二氧化硅，A 错误；
B．沥青属于有机材料，B 错误；
C．甘油溶于水，C 错误；
D．淀粉水解的最终产物为葡萄糖，D 正确；
故选D。
1．（2023·辽宁·统考高考真题）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↑
【答案】D
【解析】A．工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H2
2NH3，A 正确；
三年真题·两年模拟
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B．工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl2
2HCl，B 正确；
C．工业制粗硅是将SiO2与C 在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2C
Si+2CO，C 正确；
D．冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑，D 错误；
故答案选D。
2．（2022·河北·高考真题）下列说法错误的是
A．CaF2与浓H2SO4糊状混合物可用于刻蚀玻璃
B．NaOH 是强碱，因此钠盐的水溶液不会呈酸性
C．溶洞的形成主要源于溶解CO2的水对岩石的溶蚀作用
D．KMnO4与H2C2O4的反应中，Mn2+既是还原产物又是催化剂
【答案】B
【解析】A．氢氟酸能与二氧化硅反应生成氟化硅和水，氟化钙与浓硫酸反应生成硫酸钙和氟化氢，则糊
状混合物中的氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅反应，可用于刻蚀玻璃，故A 正确；
B．硫酸氢钠是强酸的钠盐，在溶液中能电离出氢离子使溶液呈酸性，故B 错误；
C．溶洞的形成主要源于溶解于水的二氧化碳与岩石中的碳酸钙反应生成可溶于水的碳酸氢钙，故C 正确；
D．酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水，反应中锰元素的化合价降低
被还原，硫酸锰是反应的催化剂，反应生成的硫酸锰能做反应的催化剂加快反应速率，则锰离子既是反应
的还原产物又是反应的催化剂，故D 正确；
故选B。
3．（2022·浙江·统考高考真题）尖晶石矿的主要成分为
(含
杂质)。已知：
。该反应难以发生，但采用“加炭氯化法”可以
制备
和
，同时还可得到副产物
(
沸点为
，
在
升华)：
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。下列说法不正确的是
A．制备时要保持无水环境
B．输送气态产物的管道温度要保持在
以上
C．氯化时加炭，既增大了反应的趋势，又为氯化提供了能量
D．为避免产生大量
，反应过程中需保持炭过量
【答案】D
【解析】A．由于高温条件下，C 与H2O 将反应生成CO 和H2，且AlCl3、MgCl2在高温下均易水解，生成
的HCl 挥发后促进AlCl3、MgCl2水解，导致所得产物不纯，故制备时要保持无水环境，A 正确；
B．由题干信息可知，
在
升华，故输送气态产物的管道温度要保持在
以上，B 正确；
C．由题干信息可知，不加炭的氯化反应很难进行，则氯化时加炭，既增大了反应的趋势，同时C 被氧化
为CO 放出热量，则又为氯化提供了能量，C 正确；
D．反应过程中若保持炭过量，则可能发生反应：SiO2+2C
Si+2CO 或者SiO2+3C
SiC+2CO，导致
获得的固体产物MgCl2中含有Si、SiC 等杂质，D 错误；
故答案为：D。
4．（2022·浙江·统考高考真题）下列说法不正确的是
A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维
B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明
C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料
D．用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏
【答案】A
【解析】A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造晶体管、集成电
路等，而二氧化硅常用于制造光导纤维，A 错误；
B．钠的焰色反应为黄色，可用作透雾能力强的高压钠灯，B 正确；
C．耐高温材料应具有高熔点的性质，氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，C 正确；
D．石灰石的主要成分为碳酸钙，石灰石-石膏法脱硫过程中发生反应：CaCO3
CaO+CO2↑，
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SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D 正确；
答案选A。
5．（2022·山东·高考真题）某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。
下列物质组合不符合要求的是
气体
液体
固体粉末
A
饱和
溶液
B
溶液
C
溶液
D
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【解析】A．通入CO2气体依次发生反应CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3、CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2，由
于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A 项选；
B．通入Cl2，发生反应Cl2+2FeCl2=2FeCl3、2FeCl3+Fe=3FeCl2，最终Fe 消失得到澄清溶液，B 项不选；
C．通入HCl，
在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu+8H++2
=3Cu2++2NO↑+4H2O，
最终Cu 消失得到澄清溶液，C 项不选；
D．AgCl 在水中存在溶解平衡AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)，通入NH3后，Ag+与NH3结合成[Ag(NH3)2]+，使溶
解平衡正向移动，最终AgCl 消失得到澄清溶液，D 项不选；
答案选A。
6．（2023·湖北·统考高考真题）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
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A．制备粗硅的反应方程式为
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
【答案】B
【解析】A.
和
在高温下发生反应生成
和
，因此，制备粗硅的反应方程式为
，A 说法正确；
B. 在晶体硅中，每个Si 与其周围的4 个Si 形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si 形成
2 个共价键， 1mol Si 含Si-Si 键的数目约为
，B 说法错误；
C. HCl 易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl 氧化；
在高温下遇到氧气能发生反应生成水，
且其易燃易爆，其与
在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl 和
应充分去除水和氧气 ，
C 说法正确；
D.
，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成
的反应为熵减过程，
D 说法正确；
综上所述，本题选B。
7．（2022·广东·高考真题）陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
用焦炭和石英砂制取粗硅
可制作光导纤维
B
利用海水制取溴和镁单质
可被氧化，
可被还原
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C
石油裂解气能使溴的
溶液褪
色
石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D
水解可生成
胶体
可用作净水剂
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【解析】A．焦炭具有还原性，工业上常利用焦炭与石英砂（SiO2）在高温条件下制备粗硅，这与SiO2是
否做光导纤维无因果关系，故A 符合题意；
B．海水中存在溴离子，可向其中通入氯气等氧化剂将其氧化为溴单质，再经过萃取蒸馏物理操作分离提
纯溴单质，另外，通过富集海水中的镁离子，经过沉淀、溶解等操作得到无水氯化镁，随后电解熔融氯化
镁可制备得到镁单质，陈述I 和陈述II 均正确，且具有因果关系，B 不符合题意；
C．石油在催化剂加热条件下进行裂解可得到乙烯等不饱和烃，从而使溴的CCl4溶液褪色，陈述I 和陈述
II 均正确，且具有因果关系，C 不符合题意；
D．FeCl3溶液中铁离子可发生水解，生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，从而可用作净水剂，陈述I 和陈述
II 均正确，且具有因果关系，D 不符合题意；
综上所述，答案为A。
1.硅酸和硅酸钠
(1)硅酸
硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色。
①硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3====SiO2＋H2O。
②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH 溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。
③硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作干燥剂。
(2)硅酸钠(Na2SiO3)
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②它能与酸性比硅酸强的酸反应，分别写出以下化学方程式：
与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。
与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
考点二 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
重难点辨析
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③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
2.无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
①常见硅酸盐材料比较
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
②玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。
(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
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
光缆通信、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．特殊功能的含硅材料
(1)SiC(俗称金刚砂)具有类似于金刚石的结构，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料。
(2)含硅4%硅钢具有很高的导磁性，可用作变压器的铁芯。
(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。
硅酸盐改写成氧化物形式的方法
(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。
(2)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。
(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSi3O8 不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成
K2O·Al2O3·6SiO2。
(4)硅酸盐大多难溶于水，常见的可溶性硅酸盐是硅酸钠，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，与玻璃成分不同，
水玻璃又称泡花碱，但它却是盐溶液，而不是碱溶液。
(5)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。
规律·方法·技巧·点拔
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氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构,切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。
①玻璃中含有二氧化硅,因此氢氟酸可用于雕刻玻璃,盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。
②NaOH 溶液可以用玻璃瓶盛放,但不能用玻璃塞而应使用橡胶塞。
考向1 硅酸、硅酸盐的组成和性质
【典例1】（2023 秋·河南·高三校联考开学考试）利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是
A．比较碳元素和硅元素的非金
属性强弱
B．提纯高锰酸
钾
C．测定中和反应
反应热
D．制备溴苯并验证有HBr
产生
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【解析】A．盐酸具有挥发性，产生的
中混有HCl，HCl 能与硅酸钠反应，干扰
与硅酸钠的反应，
故A 错误；
B．高锰酸钾受热分解，单质碘受热易升华，加热不能达到提纯的目的，故B 错误；
C．中和热的测定要尽量减少热量的损失，测定中和热装置正确，故C 正确；
D．挥发的溴与硝酸银溶液反应，也可生成AgBr 沉淀，影响验证有HBr 产生，故D 错误；
故本题选C。
【变式练1】（2024 秋·吉林通化·高三校考阶段练习）Liepatoff 规则：胶核总是选择性地吸附与其本身组
成相似的离子形成胶粒。硅胶在生产、生活中有广泛应用。硅胶溶液组成如下：
下列叙述正确的是
典型例题剖析
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A．1mol
和足量盐酸反应得到硅胶粒子数
B．
与硅胶溶液胶核组成相似
C．胶粒中表面离子数目一定大于束缚反离子
D．硅胶溶液的胶团中
【答案】B
【解析】A．1mol
可生成1mol
分子，许多分子聚集一起形成胶粒，形成胶粒数小于
，A 错误；
B．根据图示可知，胶核优先吸附
，根据Liepatoff 规则可得
与硅胶溶液胶核组成相似，B 正确；
C．胶粒中
带负电荷数大于
带正电荷数，表面离子数不一定大于束缚反离子数，C 错误；
D．胶团不带电荷，
，D 错误；
故选B。
【变式练2】（2022 秋·河北秦皇岛·高三昌黎一中校考阶段练习）下列物质(或物质的饱和溶液)之间通过一
步反应能实现如图所示转化关系，且与表中条件也匹配的是
选项
X
Y
Z
箭头上为反应条件或试剂
A
Fe
FeCl2
FeCl3
①通入少量Cl2
B
Na2CO3
NaCl
NaHCO3
③先通NH3、再通CO2
C
Na
NaOH
NaCl
②电解饱和食盐水
D
Si
Na2SiO3
H2SiO3
②加热
A．A
B．B
C．C
D．D
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【答案】B
【解析】A．Cl2的氧化性强，Fe 与Cl2反应产生FeCl3，不是FeCl2，不能通过一步反应实现物质之间的转
化，A 不符合题意；
B．Na2CO3与HCl 反应产生NaCl，向NaCl 溶液中通入NH3、CO2反应产生NaHCO3，NaHCO3受热分解产
生Na2CO3；NaHCO3与HCl 反应产生NaCl，因此能通过一步反应实现物质之间的转化，B 符合题意；
C．电解饱和NaCl 溶液反应产生NaOH，而不能反应产生Na，应该电解熔融NaCl 制取金属钠，不能通过
一步反应实现物质之间的转化，C 错误；
D．H2SiO3受热分解产生SiO2，不能反应产生Si 单质，不能通过一步反应实现物质之间的转化，D 错误；
故合理选项是B。
考向2 常见无机非金属材料及其主要用途
【典例2】（2023·全国·高三专题练习）SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质。下列说法正确的是
A．图中所有反应都不属于氧化还原反应
B．硅酸盐的化学性质稳定，常用于制作光导纤维
C．可用盐酸除去石英砂(主要成分为SiO2)中少量的碳酸钙
D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英制成的，其熔点是固定的
【答案】C
【分析】SiO2与C 在高温下反应产生Si、CO；Si 与Cl2在高温下反应产生SiCl4，得到的粗硅中的杂质与
Cl2反应产生相应的氯化物，它们的沸点不同，采用分馏方法分离得到纯净SiCl4，然后用H2还原得到Si 单
质；SiO2是酸性氧化物，能够与碱性氧化物CaO 在高温下反应产生CaSiO3；SiO2与盐CaCO3、Na2CO3在
高温下反应产生CaSiO3、Na2SiO3及CO2，CaSiO3、Na2SiO3都是硅酸盐产品。
【解析】A．SiO2与C 在高温下反应产生Si、CO，反应过程中元素化合价发生变化，故反应属于氧化还原
反应；Si 与Cl2在高温下反应产生SiCl4，及SiCl4与H2反应产生Si、HCl 的反应中元素化合价发生了变化，
因此这些反应也都是氧化还原反应，A 错误；
B．SiO2能够使光线发生全反射，故可以作光导纤维，因此SiO2是光导纤维的主要成分，B 错误；
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C．SiO2是酸性氧化物，与HCl 不能反应，也不溶于水，以固体形式存在，而其中的杂质CaCO3能够与
HCl 发生反应产生可溶性CaCl2及H2O、CO2，从而使杂质与被提纯的SiO2得到分离，C 正确；
D．玻璃中含有多种成分，属于混合物，没有固定的熔点，D 错误；
故合理选项是是C。
【变式练3】（2023·全国·高三专题练习）龙泉窑是中国历史上的一个名窑，是中国制瓷史上延续历史最长
的一个瓷窑系，龙泉窑以烧制青瓷而闻名，下列有关说法错误的是
A．高温烧结过程包含复杂的化学变化
B．瓷器具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点
C．制作瓷器所用的黏土原料是人工合成的
D．瓷器属于硅酸盐产品，含有多种金属元素
【答案】C
【解析】A．高温烧结过程是许多物理化学变化的综合过程，A 正确；
B．陶瓷成分是硅酸盐，经高温烧结具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点，B 正确；
C．黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，不是人工合
成的，C 错误；
D．陶瓷主要原料是黏土，属硅酸盐产品，含有多种金属元素，D 正确；
故选C。
【变式练4】（2020 春·北京海淀·高三人大附中阶段练习）北京冬奥会将在奥运会历史上首次实现全部场
馆100%使用清洁能源供电。电能主要来自风力发电与太阳能发电。如图是太阳能电池板的主要结构。上
述材料中，属于无机硅酸盐材料的是
A．铝合金框架
B．钢化玻璃
C．晶体硅
D．聚醋酸乙烯酯
【答案】B
【解析】A．铝合金框架是合金，不是无机硅酸盐材料，故A 不符合题意；
B．钢化玻璃是无机非金属材料，故B 符合题意；
C．晶体硅是单质，不是硅酸盐，故C 不符合题意；
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D．聚醋酸乙烯酯是有机高分子化合物，不是无机硅酸盐材料，故D 不符合题意。
综上所述，答案为B。
1．（2023 春·湖南·高三校联考阶段练习）陶土网是由两片铁丝网夹着一张浸泡过陶土水后晾干的棉布制成，
其功能和石棉网一样，但安全性更高，对人体的危害性更小。下列说法错误的是
A．陶土和石棉都是硅酸盐材料
B．陶土性质稳定，在高温下不易分解
C．蒸发实验中，蒸发皿需垫上陶土网再加热
D．一种石棉化学式为
，其氧化物形式可写为
【答案】C
【解析】A．陶土和石棉的主要成分都是硅酸盐，属于硅酸盐材料，A 项正确；
B．陶土是硅酸盐材料，一般情况下，性质稳定，在高温下不易分解，B 项正确；
C．蒸发实验中，蒸发皿下面不需要垫陶土网(石棉网)，C 项错误；
D．化学式为
的石棉，用氧化物形式可表示为
，D 项正确；
故选C。
2．（2022·辽宁·统考高考真题）北京冬奥会备受世界瞩目。下列说法错误的是
A．冰壶主材料花岗岩属于无机非金属材料
B．火炬“飞扬”使用的碳纤维属于有机高分子材料
C．冬奥会“同心”金属奖牌属于合金材料
D．短道速滑服使用的超高分子量聚乙烯属于有机高分子材料
【答案】B
【解析】A．花岗岩的主要成分是石英、云母、长石等矿物，属于无机非金属材料，A 正确；
B．碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，属于无机非金属材料，B 错误；
C．金属奖牌属于合金材料，C 正确；
D．聚乙烯属于有机高分子材料，D 正确；
故答案选B。
3．（2022·河北·高考真题）定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是
三年真题·两年模拟
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A．传统陶瓷是典型的绝缘材料
B．陶瓷主要成分为
和
C．陶瓷烧制的过程为物理变化
D．白瓷的白色是因铁含量较高
【答案】A
【解析】A．陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，
A 正确；
B．陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，C 错误；
C．陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，由新物质生成，属于化学变化，C 错误；
D．由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁
含量较低甚至几乎不含，D 错误；
故答案为：A。
4．（2021·重庆·统考高考真题）“垃圾分类记心上，魅力山城新时尚”，下列可回收物中， 主要成分为
无机非金属材料的是
A．普通玻璃
B．不锈钢锅
C．矿泉水瓶
D．棉麻织物
【答案】A
【解析】A．普通玻璃的主要成分为硅酸盐，属于无机非金属材料，A 正确；
B．不锈钢属于金属材料，B 错误；
C．水瓶属于塑料，是有机高分子材料，C 错误；
D．棉麻属于有机高分子材料，D 错误；
故选A。
5．（2021·福建·统考高考真题）建盏是久负盛名的陶瓷茶器，承载着福建历史悠久的茶文化。关于建盏，
下列说法错误的是
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A．高温烧结过程包含复杂的化学变化
B．具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点
C．制作所用的黏土原料是人工合成的
D．属硅酸盐产品，含有多种金属元素
【答案】C
【解析】A．高温烧结过程是许多物理化学变化的综合过程，A 正确；
B．陶瓷成分是硅酸盐，经高温烧结具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点，B 正确；
C．黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，一般的黏土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，不是人工合
成的，C 错误；
D．陶瓷主要原料是黏土，属硅酸盐产品，含有多种金属元素，D 正确；
故选C。
6．（2021·浙江·高考真题）下列说法不正确的是
A．硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐
B．镁在空气中燃烧可生成氧化镁和氮化镁
C．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气
D．常温下，铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化
【答案】A
【解析】A．硅酸钠是溶于水的硅酸盐，故A 错误；
B．镁在空气中燃烧时，与氧气和二氧化碳反应生成氧化镁，与氮气反应生成氮化镁，故B 正确；
C．钠具有强还原性，能与冷水反应生成氢氧化钠和氢气，故C 正确；
D．浓硫酸和浓硝酸具有强氧化性，铝在浓硫酸和浓硫酸中会发生钝化，阻碍反应的继续进行，故D 正确；
故选A。
7．（2021·广东·高考真题）今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的
灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是
选
项
A
B
C
D
文
物
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名
称
铸客大铜鼎
河姆渡出土陶灶
兽首玛瑙杯
角形玉杯
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】A
【解析】A．铸客大铜鼎属于铜的合金，A 符合题意；
B．河姆渡出土陶灶属于陶器，主要成分为硅酸盐，不属于合金，B 不符合题意；
C．兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅，不属于合金，C 不符合题意；
D．角形玉杯主要成分为硅酸盐，不属于合金，D 不符合题意；
故选A。
8．（2021·浙江·统考高考真题）铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图)，其骨架的基本结构单
元是硅氧四面体和铝氧四面体，化学组成可表示为Ma[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O(M 代表金属离子)。
下列推测不正确的是
A．常采用水玻璃、偏铝酸钠在强酸溶液中反应后结晶制得分子筛
B．若a=x/2，则M 为二价阳离子
C．调节y/x(硅铝比)的值，可以改变分子筛骨架的热稳定性
D．分子筛中的笼状空穴和通道，可用于筛分分子
【答案】A
【解析】A．偏铝酸钠在强酸性溶液中不能稳定存在容易形成Al3+，不可以利用偏铝酸钠在强酸性溶液中
制备分子筛，A 错误；
B．设M 的化合价为m，则根据正负化合价代数和为0 计算，m×
+x×(-1)=0，解得m=+2，B 正确；
C．调节硅铝比可以改变分子筛的空间结构，从而改变分子筛的稳定性，C 正确；
D．调节硅铝比可以调节分子筛的孔径，根据分子筛孔径的大小可以筛分不同大小的分子，D 正确；
故答案选A。
9．（2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考一模）文物是传承文化的重要载体，央视纪录片《如果国宝
会说话》中介绍了很多文物。
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千里江山图
元青花四爱图梅瓶
编钟(古代乐器)
西汉皇后之玺
下列对上述文物的说法正确的是
A．制作千里江山图可选用FeO 作为红色颜料
B．制作元青花四爱图梅瓶的原料主要成分为硅酸盐
C．制作编钟的原料为青铜，主要成分为铜锌
D．制作西汉皇后之玺的玉石为天然有机高分子材料
【答案】B
【解析】A．FeO 为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体，可作为红色颜料，A 项错误；
B．元青花四爱图梅瓶是我国元代青花瓷器艺术的杰出代表，为陶瓷器物，属于硅酸盐制品，B 项正确；
C．青铜指的是铜锡合金，黄铜的主要成分为铜锌合金，C 项错误；
D．玉石分软玉和硬玉，主要化学成分都有二氧化硅、三氧化二铝、氧化钠等物质，为无机物，不属于有
机高分子材料，D 项错误；
故选B。
10．（2023·北京海淀·北京市十一学校校考三模）硅酸盐是地壳岩石的主要成分，在硅酸盐中，四面体
(如图甲为俯视投影图)通过共用顶角氧原子可形成六元环(图乙)、无限单链状(图丙)、无限双链状(图
丁)等多种结构。石棉是由钙、镁离子以离子数
的比例与单链状硅酸根离子形成的一种硅酸盐。
下列说法不正确的是
A．大多数硅酸盐材料硬度高与硅氧四面体结构有关
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B．六元环的硅酸盐阴离子化学式
C．石棉的化学式为
D．双链状硅酸盐中硅氧原子数之比为
【答案】D
【解析】A．硅氧四面体结构是指由一个硅原子和四个氧原子组成的四面体结构。这种结构因其内部化学
键的结构和特性而具有稳定性。硅氧四面体结构中的硅原子与四个氧原子形成了共价键，共享电子对使每
个原子都充满了电子。这种共价键结构使得硅氧四面体结构比单纯的硅或氧分子更加稳定，所以硅氧四面
体结构决定了大多数硅酸盐材料硬度高，故A 正确；
B．六元环的硅酸盐阴离子中Si 元素显+4 价，O 元素显-2 价，所以六元环的硅酸盐阴离子化学式为
，故B 正确；
C．石棉中钙、镁离子之比为1 3∶，其中Mg 元素、Ca 元素显+2 价，Si 元素显+4，O 元素显-2 价，所以，
该石棉的化学式可表示为
，故C 正确；
D．由图丁可知，双链硅酸盐中有两种硅氧四面体，且数目之比为1 1∶，一种与单链硅酸盐中硅氧原子个数
比相同，其中硅原子个数为1，氧原子个数为
，个数比为1 3∶；另一种，硅原子个数为1，O 原
子个数为
，个数比为1 2.5
∶
，所以双链状硅酸盐中硅氧原子数之比为2 5.5
∶
，故D 错误；
故选D。
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