文档文本内容
第04 讲 碳、硅及无机非金属材料
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养，研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架，构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点，归纳解题范式
考点一 碳及其化合物
知识解构 知识点1 碳单质 ∣ 知识点2 碳的氧化物
知识点3 碳酸、碳酸盐 ∣ 知识点4 碳元素在自然界中的循环
知识点5 CO2与碱、盐溶液的反应规律
考向破译 考向1 考查碳及及其化合物性质和应用 ∣ 考向2 考查CO2与碱反应图像分析
考向3 考查碳元素在自然界中的循环
解题妙招1 "结构→性质→应用"三级分析法
解题妙招2 CO2与碱反应图像题解题步骤
考点二 硅及其化合物
知识解构 知识点1 单质硅 ∣ 知识点2 二氧化硅
知识点3 硅酸 ∣ 知识点4 硅酸盐
知识点5 硅及其化合物性质“反常”小结
考向破译 考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用 ∣ 考向2 考查硅的制备
考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用
解题妙招1 "结构→性质→制备→应用"四步分析法
解题妙招2 在设计制备纯硅的试题中，常遇到的知识点
考点三 无机非金属材料
知识解构 知识点1 传统无机非金属材料 ∣ 知识点2 新型无机非金属材料
考向破译
考向1 考查传统无机非金属材料的分类和应用 ∣
考向2 考查新型无机非金属材料的分类和应用
解题妙招1 传统无机非金属材料的分类和应用解题思维模型
解题妙招2 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
溯源真题逻辑，感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养，研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026 年
2025 年
2024 年
碳及其化合物
河北卷T12，3 分
云南卷T12，3 分
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
硅及其化合物
湖南卷T3，3 分
河南卷T1，3 分
云南卷T1，3 分
云南卷T7，3 分
广西卷T4，3 分
江西卷T1，3 分
山东卷T14，4 分
无机非金属材料
河北卷T1，3 分
黑吉辽蒙卷T1，3 分
云南卷T1，3 分
甘肃卷T1，3 分
湖南卷T1，3 分
陕晋宁青卷T1，3 分
广东卷T3，2 分
天津卷T1，3 分
天津卷T4，3 分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，考查内容主要有以下几个方面：
(1)直接考查硅及其化合物、碳及其氧化物的结构、性质。
(2)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。
(3)与环境相结合考查碳循环。
(4)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。
(5)原料中涉及硅元素的工艺流程中，考查硅及其化合物的性质。
2．预计2027 年，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。
3．根据高考命题的特点和规律，复习时注意以下几个方面：
(1)掌握C、Si 单质及其重要化合物的主要性质及应用。
(2)了解无机非金属材料对社会发展的影响。注重联系生活实际。
(3)有意识运用相关知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论。
►复习目标：
1．能够从物质所属类型、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；
2．领会“碳中和”，强化碳和水反应生成水煤气融入到化学反应原理之中，理论与实际相结合。
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。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架，构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点，归纳解题范式
考点一 碳及其化合物
知●识●解●构
知识点1 碳单质
1．碳族元素
碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA 族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为________。
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________体。
金刚石 石墨 足球烯
(1)金刚石：________空间网状结构；碳原子的杂化方式：________杂化；熔点________，硬度________，
________导电。
(2)石墨：层状结构，每层为________形的平面网状结构；碳原子的杂化方式：________杂化；熔点
________，硬度________，________导电，具有润滑性。
(3)足球烯(C60)：笼状分子，由正五边形和正六边形排列而成；碳原子的杂化方式：sp
2 杂化；不导电。
3．碳单质化学性质
可燃性
O2不足：2C＋O2(不足)=====________
O2充足：C＋O2(足量)=====________
与氧化物反应
CuO：C＋2CuO=====________________(冶炼金属)；
SiO2：2C＋SiO2=====________________(制取粗硅)；
H2O：C＋H2O(g)=====________________ (制取水煤气)
与强氧化性酸反应
浓H2SO4：C＋2H2SO4(浓)=====________________________；
浓HNO3：C＋2H2SO4(浓)=====________________________。
知识点2 碳的氧化物
1．CO、CO2的性质对比
CO
CO2
物理性质
________无味气体，密
度比空气小，________
溶于水
________无味气体，密度比空气大，可溶于水
(溶解度小)
毒性
有毒(易结合________)
无毒(温室效应)
化学
性质
还原性
可燃性，还原氧化铁
无(灭火)
氧化性
①与炽热炭反应，②Mg 在CO2中燃烧
与水反应
无
CO2＋H2O
H2CO3
与碱反应
(石灰水)
无
________________===CaCO3↓＋H2O
相互转化
用途
燃料、冶炼金属
灭火、制汽水、植物肥料、化工原料等
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。
2．CO、CO2气体的除杂方法
CO 中混有CO2
通过盛有________溶液的洗气瓶，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_____________溶液或________溶液的洗气瓶，然后干燥气体
CO2中混有少量HCl
通过盛有________________溶液的洗气瓶，然后干燥气体
得分速记
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。
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
只有钾、钠、铵盐_______
一般都_______
热稳定性
正盐_____酸式盐
溶液pH
同浓度：正盐____酸式盐
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：
(1)溶于江水、海水中：CO2＋H2O
_______；
(2)光合作用将CO2转化为_______；
(3)岩石的风化：CaCO3＋H2O＋CO2===_______。
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∶
______________
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_______，因此，盐酸、醋酸能与碳酸盐反应；其酸性又比硅
酸、次氯酸、苯酚、偏铝酸等_______，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：
①CO2＋Na2CO3＋H2O===_______
②CO2＋Na2SiO3＋2H2O===______________或CO2＋Na2SiO3＋H2O==______________
当CO2过量时，发生反应如下：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O===______________
③CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===______________
当CO2过量时，发生反应如下：2CO2＋Ca(ClO)2＋2H2O===______________
④CO2＋
＋H2O→______________
⑤Na[Al(OH)4]+CO2 =_____________________(CO2过量时)
2Na[Al(OH)4]＋CO2===_____________________(CO2少量时)
得分速记
(1)CO2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。
(2)CO2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。
考●向●破●译
考向1 考查碳及其化合物性质和应用
例1(2026·广东高三联考)为应对气候变化，我国提出“碳达峰、碳中和”目标，围绕碳产生、碳捕集、
碳利用三个环节，我国正积极探索减排路径。
Ⅰ．碳的产生
(1)自然界中，二氧化碳的产生有多种途径。例如___________。(列举一条)
Ⅱ．碳的捕集
如图是实际生产中采用NaOH 溶液来“捕捉”CO2的工艺流程：
(2)请写出“捕捉室”中发生反应的化学方程式___________。
(3)该流程中，可循环使用的物质有___________。
Ⅲ．碳的利用
将捕集到的CO2进行资源化利用，是实现“双碳”目标的重要途径。目前常见的有以下两条转化路径。
路径1：CO2耦合零碳能源的转化利用技术
(4)利用可再生能源将CO2转化为甲醇(H2)，并最终用于供能的流程如下图。
①电解水制氢过程中，产生的H2和O2的密度比为___________。
②请写出CO2转化为甲醇(CH3OH)的化学方程式___________。
路径2：CO2直接转化利用技术
我国科研团队通过图1 所示三个环节，将CO2和H2转化为汽油。汽油中含有多种物质，其中一种物质
a，其分子结构模型如图2 所示。
请回答下列问题：
(5)在高温、高压和催化剂存在的条件下，环节Ⅰ除生成CO 外，还生成了一种常见的溶剂，该溶剂为
___________。
(6)物质a 的化学式为___________。
(7)若该转化流程中，环节Ⅰ共消耗44tCO2，理论上可生成CO 的质量为___________t。
解题妙招
"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+CuO
Cu+CO2(黑色固体变红)
【变式1】【新情景—石墨炔】(2026·广东广州高三模拟预测)我国科学家首次合成了新型二维碳材料
“石墨炔”，其结构片段如图所示。
下列说法正确的是( )
A．石墨炔属于烃
B．石墨炔的化学性质比石墨稳定
C．石墨炔可导电，属于金属材料
D．实验测得石墨炔孔径略大于
分子的直径，因此可以用石墨炔做
提纯薄膜
【变式2】【新情景—新材料】(2026·黑龙江哈尔滨一模)最近，某科研团队首次合成由10 个碳原子组成
的环型纯碳分子材料，其合成方法如图所示。下列说法正确的是( )
A．环型C10中碳原子采用sp2杂化
B．环型C10的熔点高于C10Cl8的熔点
C．原料可以由苯的同系物与氯气在光照条件下取代得到
D．环型C10与石墨烯互为同素异形体
【变式3】【变题型】(2026·广东梅州一模)碳元素部分价类二维图如图所示(a、c、d、e、f 为中学常见
含碳化合物)。下列说法不正确的是( )
A．酸性最强的是f
B．b 可能是e 的酸酐
C．a、b、d、e 均能氧化生成c
D．d、e、f 分子的中心碳原子杂化方式相同
考向2 考查CO2与碱反应图象分析
例2 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CO3
2-和 HCO3
-浓度的变化，在滴加盐酸前，溶液pH 约为10.3
解题妙招
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
【变式1】【变考法】将0.4gNaOH 和1.06gNa2CO3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CO2的物质的量的关系的是( )
A．
B．
C．
D．
【变式2】【变情境】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2.0g 样品
于锥形瓶中，边搅拌边滴加0.1mol·L-1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( )
A．样品中只含有Na2CO3
B．样品中可能含有NaHCO3
C．样品中
的质量为0.8g
D．样品中
【变式3】【变载体—传感新技术】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pH＞7
D．200s 时溶液中的溶质只有一种
考向3 考查碳元素在自然界中的循环
例3(2026·浙江杭州期中)研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。在海洋碳循
环中可通过如图所示的途径固碳。下列说法正确的是( )
A．固碳过程中CO2为催化剂
B．碳酸氢钠的电离方程式为NaHCO3＝Na++H++CO3
2-
C．钙化作用发生的反应为Ca2++HCO3
-= CaCO3↓+H+
D．该循环减少了碳的排放，有利于实现“碳达峰、碳中和”
解题妙招
"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。
【变式1】【变载体】(2026·河北唐山期末)我国提出争取在2030 年前实现碳达峰，2060 年实现碳中和，
这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。下列措施中叙述不正确的是( )
A．发电端的减碳：鼓励光伏、风电、水电、核电、煤电等能源的发展
B．消费端的减碳：推动新能源汽车的开发和充电桩基础实施的安装
C．消费端的减碳：利用植物生产生物降解塑料可做到碳的循环和零排放
D．配套措施之一碳捕捉：使用溶剂对CO2进行吸收，最后吹出CO2气体并压缩再利用
【变式2】【变情境】我国提出争取在2030 年前实现碳达峰，2060 年实现碳中和，这对于改善环境，实
现绿色发展至关重要。下列措施中叙述不正确的是( )
A．减少生活燃煤，鼓励农村燃烧柴草做饭
B．推动新能源汽车的开发和充电桩基础实施的安装
C．生产生物可降解塑料可做到碳的循环和零排放
D．开发碳捕捉技术，捕捉CO2并与H2合成甲醇
【变式3】【新考法—历程分析】(2026·安徽合肥期中)TiO2可以催化分解CO2实现碳元素的循环利用，
其催化反应机理如下。下列说法正确的是( )
A．过程①催化剂TiO2被氧化
B．过程Ⅱ涉及共价键的断裂
C．该反应为2CO2
2CO+O2，△H>0
D．使用催化剂降低了反应的焓变，使CO2分解速率加快
考点二 硅及其化合物
知●识●解●构
知识点1 单质硅
1．硅的存在：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．硅的结构：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____。
3．硅的性质
(1)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______________。
(2)化学性质
①常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应。
与氟气反应：Si＋2F2===SiF4
与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
与NaOH 溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑
②加热和高温时，能与O2、Cl2、C 等反应。
与O2反应：Si＋O2
_______。
与Cl2反应：Si＋Cl2
_______
与C 反应：Si+ C
_______
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)SiO2 ＋2C=============______________ ；(b)Si ＋3HCl=====______________ ；(c)SiHCl3 ＋
H2=====______________
得分速记
设计制备纯硅的实验题中重要的知识点
(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
(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
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
(1)酸性氧化物
SiO
①
2可以与碱反应，生成________，如：SiO2＋2NaOH===________________。
②在高温条件下，与碱性氧化物反应，如：SiO2＋CaO
________________。
③在高温条件下可以与________反应，如：SiO2＋Na2CO3
________________；SiO2＋CaCO3
________________。
(2)弱氧化性，如与碳反应：SiO2+2C
________________(制________)；SiO2＋3C
________________制________)。
(3)特性：常温下与氢氟酸反应的化学方程式为：SiO2＋4HF===________________。
5．二氧化硅的主要应用。光学仪器、____________、石英玻璃等。
得分速记
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
(6)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。
(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。
知识点3 硅酸(H2SiO3)
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：
H2SiO3+2NaOH==________________。
(2)不稳定性：硅酸的热稳定性很_____，受热分解为SiO2和H2O：H2SiO3=====________________。
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。
Na2SiO3+2HCl=________________ ，Na2SiO3+CO2+H2O==________________( 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：硅酸盐是由硅、氧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：硅酸盐写成氧化物形式的书写顺序：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。如，石棉(CaMg3Si4O12)用氧化物的形式表示为
________________。
3．硅酸钠(Na2SiO3)——又称泡花碱
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。
化学性质——与酸性较硅酸强的酸反应：
(1)与盐酸反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===________________________。
(2)与CO2水溶液反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2===________________________。
(3)用途：________剂(矿物胶)、________剂和________材料。
得分速记
(1)Na2SiO3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 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：SiO2＋2C
________________。
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：Si＋2NaOH＋H2O===________________。
5．非金属单质一般_____与非氧化性酸反应，但硅能跟________反应：Si＋4HF===________________。
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：
SiO2＋4HF==________________(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Na2CO3＋SiO2
________________(________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：C＋H2O(g)
________________。
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●破●译
考向1 考查硅、二氧化硅的性质及其应用
例1(2026·浙江省杭州首考适应性考试)图1、图2 都是SiO2常见的结构片段，下列说法正确的是( )
A．SiO2是共价晶体，图1 是SiO2的晶胞
B．从图1 结构可知，1mol SiO2有2mol 的Si-O 键
C．图2 中硅氧四面体形成螺旋上升的长链，所以低温石英具有手性
D．图1 中每个Si 原子被6 个硅氧12 元环共用
解题妙招
"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)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1】【变载体】(2026·山西运城二模)科学家成功研制出了硅量子计算机，用半导体制程推进量子运
算。下列叙述错误的是( )
A．硅元素位于元素周期表p 区
B．硅晶体中Si 原子的杂化类型是sp3
C．SiH4的电子式为
D．硅晶体结构类似于金刚石，硅晶体的熔点高于金刚石
【变式2】【变题型】(2026·辽宁大连一模)工业上用焦炭还原石英砂制粗硅的反应为SiO2＋2C
Si＋
2CO↑。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．30 g SiO2含有的分子数为0.5NA B．1 mol C 含有的电子数为12NA
C．1 mol 晶体Si 含有的
键数为2NA D．生成22.4 L CO，转移的电子数为2NA
【变式3】【新情境—高聚物】(2026·浙江宁波市高考与选考模拟考试)化合物X 的结构片段如图，已知
X 易水解。下列说法不正确的是( )
A．X 的化学式为SiS2 B．X 水解有H2S 生成
C．X 中以Si 为中心，构成硅硫四面体结构 D．X 的沸点低于CS2
考向2 考查硅的制备
例2(2026·辽宁高三模拟预测)普通石英砂含有少量CaCO3、Al2O3、Fe2O3杂质，工业上以普通石英砂为
原料制备高纯硅的工艺流程如下：
合成
：300℃、0.1 MPa 发生反应有
、
下列叙述错误的是( )
A．“提纯石英砂”所用X 溶液可以选硫酸
B．“制取粗硅”的化学方程式为SiO2＋2C
Si＋2CO↑
C．“合成SiHCl”的反应中体现了HCl 的氧化性
D．上述流程中HCl 和H2均可循环利用
解题妙招
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
【变式1】【变载体】(2026·云南昆明二模)高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材
料，可以按下列方法制备：
下列说法正确的是( )
A．SiO2和CO2均为分子晶体，熔点SiO2＞CO2
B．反应①中，每生成1 molSi，得到1 molCO2
C．反应②的化学方程式为
D．反应③中，每消耗22.4 LH2，生成1 molSi
【变式2】【新情境—科技前沿】(2026·上海终极押题)2026 年4 月24 日DeepSeek-V4 大语言模型与华为
升腾950 芯片实现了芯模技术紧密协同，这一举措让它们的综合实力稳稳站在了开源模型的第一梯队，也标
志着人工智能迈入了百万上下文普惠时代。高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。
它可以按下列方法制备：
下列说法不正确的是( )
A．步骤①的化学方程式：SiO2＋2C
Si＋2CO↑，该反应说明了非金属性：碳>硅
B．步骤①中每生成
，转移4 mol 电子
C．步骤③中的反应为氧化还原反应
D．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料
【变式3】【新考法—工艺流程】(2026·天津期中)以下是用石英砂(主要成分为SiO2)制备高纯硅的工艺
流程图。下列说法正确的是( )
A．步骤①中得到粗硅的化学方程式：SiO2＋C
Si＋CO2↑
B．SiO2既与NaOH 反应又与HF 反应，属于两性氧化物
C．由粗硅制备高纯硅的过程中，循环使用的物质是HCl 和H2
D．高纯硅是良好的半导体材料，是用于制造光导纤维的基本原料
考向3 考查硅酸、硅酸盐的性质及其应用
例3(2026·云南师大附中高三模拟)硅酸盐是地壳岩石的主要成分，某硅酸盐阴离子是以硅氧四面体为结
构单元的无限伸展的双链结构(如图)。下列说法错误的是( )
A．电负性：Si＜O
B．硅氧四面体结构单元中Si 采取sp3 杂化
C．该阴离子的化学式可表示为SiO4
4-
D．该硅酸盐中存在离子键和极性共价键
【变式1】【变载体】(2026·河北保定二模)河北定窑是宋代五大名窑之一，烧制的白瓷以“白如玉、薄
如纸、声如磬”的特质享誉中外，其制作工艺蕴含深厚的化学智慧。下列有关说法正确的是( )
A．原料高岭土的主要成分为Al2O3·2SiO2·2H2O，其属于氧化物
B．釉料中添加的草木灰(含K2CO3)可与高岭土中的SiO2反应生成K2SiO3
C．白瓷“白如玉”的原因是瓷器产品中含有大量的硅、铝、铁的氧化物
D．白瓷“声如磬”是因为烧制时硅酸盐颗粒以共价键形成网状结构，使其强度和硬度增大
【变式2】【新情境】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3】【变题型】二氧化硅又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料，部分转化过程如图所示。
回答下面问题：
(1)碳元素和硅元素都位于周期表的 族，非金属性较强的是 (填元素符号)。工业上制备粗
硅的反应：SiO2+2C
Si+2CO↑，该反应能否比较碳和硅元素的非金属性强弱 (填“是”或“否”)。
(2)NaOH 溶液需要盛放在有橡胶塞的试剂瓶中，原因 (用化学方程式表示，下同)，利用HF 溶液
可以在玻璃表面上写字作画，原因是 。制玻璃的原材料是石英(SiO2)、纯碱(Na2CO3)和大理石
(CaCO3)，写出制玻璃时发生反应的化学方程式 、 。SiC 是一种新型无机非金属材料，半导体
领域未来代替硅基芯片的一种新型原材料，SiC 属于 (填“离子”戒“共价”)化合物。
考点三 无机非金属材料
知●识●解●构
知识点1 传统无机非金属材料
1．传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。
2．常见硅酸盐材料比较
硅酸盐产品
水泥
玻璃
陶瓷
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
主要原料
__________
_______________
_____
反应原理
复杂的物理化学变化
Na2CO3＋SiO2=====__________
CaCO3＋SiO2=====__________
复杂的物理化学变
化
主要成分
——
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
——
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
得分速记
玻璃生产中的两个重要反应：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑。
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)，俗名_____；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；硬度很_____，可用作__________的磨料。
4．新型陶瓷
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、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、接骨螺钉等
5．碳纳米材料：一类新型的无机非金属材料，包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医
药等领域有广阔的应用前景。
结构特点
应用
富勒烯
由碳原子构成的一系列笼形分子的总
称
代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新
时代
碳纳米管
由石墨片层卷成的管状物，具有纳米
尺度的直径
用于生产复合材料、电池和传感器
石墨烯
只有一个碳原子直径厚度的单层石墨
应用于光电器件、超级电容器、电池和复合
材料等方面
考●向●破●译
考向1 考查传统无机非金属材料的分类和应用
例1(2026·广东广州一模)非物质文化遗产，见证中华文明。下列广东的非遗项目中所涉及材料的主要成分
属于传统无机非金属材料的是( )
A．粤绣
西关打铜
C．潮州木雕
D．石湾陶塑
解题妙招
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1】【变载体】(2026·四川绵阳高三模拟预测)四川的非物质文化遗产是劳动人民智慧的结晶，下列
材料的主要成分属于硅酸盐的是( )
A．道明竹编
B．蜀锦
C．羌族银饰
D．会理绿陶
【变式2】【变载体】(2026·广东广州三模)下列选项所涉及材料的主要成分不属于硅酸盐的是( )
A．“聚清园”状元
桥
B．“最美阅读空间”图
书馆玻璃幕墙
C．“思维的旋
律"不锈钢雕塑
D．“智慧之光”红陶
浮雕
【变式3】【变载体】(2026·陕西咸阳三模)我国是一个拥有五千年文化传承的文明古国。央视以《国家
宝藏》《中国国宝大会》等节目传播中华传统文化，下列文物主要由硅酸盐制成的是( )
文物
名称
A．清明上河图
B．四羊方尊
C．兵马俑
D．太阳神鸟金饰
考向2 考查新型无机非金属材料的分类和应用
例2(2026·安徽芜湖高三模拟预测)下列有关物质的用途说法错误的是( )
A．二氧化硅用于制
造“中国芯”芯片
B．碳化硅陶瓷用于
制造轴承
C．氯化钠用于配制
生理盐水
D．谷氨酸钠用于制作
调味品
解题妙招
新型无机非金属材料的分类和应用的思维
(1)模型1：结构——性质——用途的“三段式”推理。先分析材料的微观结构(原子排列、化学键
类型)，推志宏观性质(物理/化学性质)，再匹配应用场景。
(2)传统与新型材料的“对比辨析”。从成分、性能和应用领域三个维度对比传统硅酸盐材料与新
型材料，明确“新”在何处。
(3)成分——性质的“推断迁移”。根据材料成分(元素种类、化学键类型)，推导其化学性质(如与酸/碱
反应、稳定性)，再结合应用场景验证。
【变式1】【变载体】(2026·陕西渭南三模)我国长征十号乙运载火箭即将迎来首次飞行试验，同时开展
全球首创的海上网系回收技术验证。可回收运载火箭中使用了诸多材料，下列属于无机非金属材料的是
( )
A．氮化硅陶瓷火箭发动机轴承
B．不锈钢材料火箭箭体
C．聚酰亚胺薄膜电缆绝缘层
D．环氧树脂整流罩壳体
【变式2】【变载体】(2026·重庆高三联考)下列对材料归属的表述不正确的是( )
A．“福建舰”航母使用的高强度甲板材料合金钢属于金属材料
B．“嫦娥五号”月球探测器上的五星红旗用的芳纶属于合成纤维
C．“中国天眼”建造中用到的高性能碳化硅属于新型有机高分子材料
D．“天和核心舱”电推进系统中的腔体采用氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料
【变式3】【变题型】(2026·云南高三联考)氮化硅熔点高，硬度大，电绝缘性好，常温下化学性质稳定，
不溶于酸(氢氟酸除外)，是一种性能优异的无机非金属材料。一种工业硅粉(含少量铁、铜的单质及氧化物)和
空气合成氮化硅的工艺流程如图：
已知：高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
请回答下列问题：
(1)氮化硅的化学式为___________；空气净化时，铜屑的作用是除去氮气中含有___________。
(2)稀酸X 可能是___________(填序号)。
A．硫酸 B．硝酸 C．氢氟酸
(3)连接真空装置是为了___________。
(4)氮化硅的晶体类型为___________，氮化硅硬度大于单质硅，原因是___________。
(5)氮化硅可能具有的性质或特点有___________。(填序号)
①硬度大 ②熔点高 ③可以导电 ④存在单个分子 ⑤可作为高温结构陶瓷 ⑥可制作高速切削刀具
(6)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
(M 代表金属离子)。若M 为二价阳离子，则
___________；常采用水玻璃、偏铝酸钠在氢氧化钠溶液中反应结晶制得分子筛(
)，
请写出化学反应方程式：___________。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑，感知高考考向
1．(2026·河北卷，1，3 分)我国战略性新兴产业和未来产业发展日新月异，先进化学材料发挥了支撑作
用。下列材料中主要成分属于有机物的是( )
A．人形机器人皮肤材料——硅橡胶 B．第三代半导体核心材料——碳化硅
C．航空锂电池电极材料——石墨烯 D．5G 通讯传输光缆材料——光导纤维
2．(2026·黑吉辽蒙卷，1，3 分)化学助力人工智能的发展，下列说法正确的是( )
A．锂离子电池可将化学能转化为电能
B．氮化镓(
)半导体属于有机材料
C．光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅
D．数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂
3．(2026·云南卷，1，3 分)化学强国，筑梦未来。下列说法错误的是( )
A．“雪豹”
轮式载具所用耐寒轮胎，属特种橡胶
B．“北脑一号”脑机系统植入手术所用钛板，属陶瓷材料
C．“天舟七号”飞船所用石英加速度计，核心部件含二氧化硅
D．“深海一号”储油平台所用聚酯系泊缆绳，主要成分为有机高分子
4．(2026·湖南卷，3，3 分)化学知识在生产、生活中应用广泛。下列反应方程式错误的是( )
A．氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃：4HF+ SiO2= SiF4↑＋2H2O
B．侯氏制碱法的主要反应：CO2+NH3+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl
C．酸性高锰酸钾溶液测定空气中的SO2含量：5SO2+2MnO4
-+2H2O=2Mn2++5SO4
2-+4H+
D．醋酸除去水垢中的CaCO3：CaCO3+2H+ ═Ca2+ +H2O+CO2↑
5．(2026·河北卷，12，3 分)CO2的利用技术受到全球的广泛关注。在一定条件下使用催化剂将CO2转变
为CO 的反应机理如下：
下列说法错误的是( )
A．反应③中的产物
是H2OH2O B．循环Ⅱ包含C—N 键的形成与断裂
C．吗啉和
共同起催化作用 D．总反应为CO2+H2
CO+H2O
6．(2026·云南卷，12，3 分)我国科学家合成了一种大环化合物甲，能与
形成超分子乙，其变化过程
如图。下列说法错误的是( )
A．乙的晶体类型为共价晶体
B．该过程体现了大环对C60的捕获与释放
C．乙中的C60与大环之间存在分子间作用力
D．调控pH 可使甲和丙中*C 的杂化方式发生可逆转变
7．(2025·广西卷，4，3 分)阅读材料：硅胶可由原硅酸(H4SiO4)脱水缩合制得，如图。硅胶添加无水
CoCl2，呈蓝色；吸水后，因CoCl2转化为配合物[Co(H2O)4Cl2] ·2H2O 而呈粉红色。
下列说法正确的是( )
A．Cl-的电子式为
B．
59
27Co 的中子数为27
C．硅胶中O 采取sp2杂化 D．SiO4
4-的空间结构为正四面体
8．(2025·云南卷，7，3 分)稻壳制备纳米Si 的流程图如下。下列说法错误的是( )
A．SiO2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：SiO2+2Mg
2MgO+Si
