2025年高考化学一轮复习：碳、硅及其化合物、无机非金属材料

第13讲碳、硅及其化合物无机非金属材料

备考导航

1.了解C、Si单质及其重要化合物的主要性质及应用。

复习目

2.了解Si、SiOz的结构特点，了解Si的制备方法。

标

3.了解硅酸盐工业，了解无机非金属材料和新型无机非金属材料。

本专题的复习宜采用：

1.迁移法。如晶体硅、二氧化硅属于原子晶体，应具有较高的熔点等；二氧化碳、二氧化硅

属于酸性氧化物，能与碱溶液反应生成盐和水。

复习策2.比较法。如二氧化硅与二氧化碳晶体结构不同，二者物理性质有较大的差异。

略3.特殊法。如硅及其化合物有许多反应是在高温下的固态反应。又如硅单质及其化合物在生

活及高科技发展中起着重要的作用：硅是半导体材料、二氧化硅是制备光导纤维的材料。

4.联系实际法。如CO、CO?与绿色化学；Si,SiO2>硅酸盐与无机非金属材料。以新材料、

新技术应用为背景进行命题。

HFOTHF

|半导体材料[

J光导纤维11无机非f属材料

一c，高温

Sicu51f_Vd

高温i|NaOHNaOn]A|1

1

熟记网»NazSiO,~~__-H2siO3

SiO2,SiO?,

高温6,点燃高温

络

CaOC6+HO

CaG-^-C二。3MCa(HCO)2

iRjtna［或H2O®,|C、高温1曾汨3

高温］便弱侯氏制碱法、］8乂过量）

跟镁反应、

vauHQ

跟C6HgNa反应

问题1（2021•浙江卷）已知3种共价晶体的熔点数据如下表：

共价晶体金刚石碳化硅晶体硅

熔点/C>355026001415

金刚石的熔点比晶体硅高的学言因是均为共价晶彳本，原子半径：C<Si（或键长：C—C<Si—

课前思Si）,键能:C—OSi—SiO

考问题2粗硅提纯的常见方法;有哪些？

【答案】

3-矗f"

局温

SiC、Tsi（粗硅）|

局温

HC1

寸&（方法口）

300°C

课前8min

i.判断正误（正确的画“v”，错误的画“义”）。

（1）（2020•浙江卷）SiO,可用来制造光导纤维（J）

（2）（2019•新课标III卷）高纯硅可用于制作光感电池（J）

（3）（2021•广东卷）氢氟酸可与SiO?反应，利用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品（J）

（4）制作钻杆用的SiC增强铝基材料属于复合材料（J）

（5）（2019江苏卷）向NazSiOs溶液中滴加稀盐酸的离子方程式:'5论+211+=隔论|+2Na+（X）

（6）（2020•海南卷）SiO?的熔点比干冰高的原因是SiO,分子间的范德华力大（X）

（7）（2018•海南卷）设“为阿伏加德罗常数的值。12g金刚石中含有化学键的数目为4%（义）

（8）（2019•新课标I卷）陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐（V）

（9）水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂（V）

（10）[SiOj四面体广泛存在于硅的含氧化合物中（J）

（11）将SO,通入NazSiOs溶液中有胶状沉淀产生，说明酸性：H2SO3>H2SiO3（V）

（12）（2019•浙江卷）天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅（V）

（13）晶体硅熔点高、硬度大，所以可用于制作半导体材料（X）

（14）石英日埸耐高温，可用来加热熔融烧碱、纯碱等固体（X）

（15）（2020•浙江卷）单晶硅和石英互为同素异形体（义）

（16）（2022•山东泰安一模）用如图仪器盛装N&SiOs溶液：（X）

玻璃塞

L_____1口

2.（2023•广东统考）我国航天航空事业迎来飞速发展。下列说法正确的是（D）

A.月球探测器使用的硅太阳能电池板，其主要成分是SiOz

B.月球探测器中的瞄准镜使用的光导纤维，其主要成分是Si

C.宇宙飞船返回舱表面使用的高温结构陶瓷属于传统无机非金属材料

D.火箭使用碳纳米管可以减轻火箭质量，这种材料属于新型无机非金属材料

【解析】硅太阳能电池板，其主要成分是硅，A错误；月球探测器中的瞄准镜使用的光导纤维，

其主要成分是SiOz,B错误；高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，C错误。

3.（2023•广东期末）硅与碳同主族，是组成地壳的主要元素之一。下列说法正确的是（A）

A.单质硅和金刚石中的键能：Si—Si<C—C

B.CH4和SiH4中C、Si化合价均为一4

C.SiOz中Si原子的杂化方式为sp杂化

D.碳化硅硬度很大，属于分子晶体

【解析】原子半径：Si>C,键长：Si—Si>c—C,则键能：Si—Si<c—C,A正确；H元素的电

负性大于Si元素，SiH“中Si元素的化合价为+4,B错误；SiO,为空间网状结构，中心Si原子的价层

电子对数为4,杂化方式为sE杂化，C错误；碳化硅的硬度很大，属于共价晶体，D错误。

4.(2023•湖北统考)工业制备高纯硅的主要过程如下。

开焦炭HC1压_

石英砂T800〜2000万粗硅30msi高纯硅

下列说法错误的是(B)

A.制备粗硅的化学方程式为SiO2+2C^^Si+2COt

B.ImolSi含Si—Si的数目约为4X6.02X1()23

C.原料气HC1和凡应充分去除水和氧气

D.生成SiHCL的反应为埔减过程

【解析】在晶体硅中，每个Si原子与其周围的距离最近4个Si原子形成共价键并形成立体空间

网状结构，平均每个Si原子形成2个共价键，ImolSi含Si—Si的数目约为2X6.02X1()23,B错误。

萼点就祈

考点1碳、硅单质的结构与性质

知识梳理

知识11碳、硅单质的结构与物理性质比较

碳硅

元素存在形

游离态、化合态化合态

态

结构金刚石：正四面体空间网状结构,属于共价晶

体。硅：正四面体空间网状

石墨：平面正六边形层状结构,属于过渡型晶结构，属于共价晶体

体。

C6。分子：球形对称结构,属于分子晶体

灰黑色固体，有金属光泽，

金刚石：熔点高、硬度大，

物理性质熔点高、硬度大，

石墨：硬度小，是电的良导体

有脆性

用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯硅用于制造半导体材料

和合金材料

知识❷化学性质

1.碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性

（）2（足量）、，、，，、点燃一、

一与6反应-----人停足）,2c+（；型2；（）}c+C（）2—2c（）

与氧化物反应产％3C+2Fe。野3C6f+4Fe

302»2C+SiC>2里迪Si+2CC4

与强氧化性酸反应浓硫酸+C+2H2SOM浓）2C（）2t+2S。/+2H2O

-^M^_^C+4HNC）3（浓）&CC）2f+4NO2}+2H2O

2.由石英砂制取并获得高纯硅的主要反应

1800~2000℃

SiO2+2CSi+2C0

300°C

Si+3HCl^^SiHC13+H2

1100℃

SiHCL+H?Si+3HC1

解疑释惑25

有关Cw分子结构的计算

1.C6。分子由60个C原子形成的封闭笼状分子，共有32个面:其中有20个六边形和12

个五边形。

2.Ce。中有60个C—C,有30jC=C。

［计算说明］利用欧拉公式。

①3顶=2棱一（3义60=2棱，所以有90个棱）；

②顶+面一棱=2一（60+面-90=2,所以有32个面）；

③设5边形为x个，6边形为y个一所以5x+6y=90,x+y=32。

［及时巩固］

画如（1）（2023•全国甲卷）如图所示的几种碳单质，它们互为,其中属于共价晶体的

是，Ceo间的作用力是。

金刚石石墨Cm碳纳米管

(2)右图立方体中心的“表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“表示出与之紧

邻的硅原子。

【答案】(D同素异形体金刚石范德华力

画硼2(2023•潮州二模)提纯粗硅时可通过反应SiHCL+压筌至Si+3HC1获取晶体硅。下列说

法正确的是(A)

A.ImolSi晶体中含有2mol非极性键

B.基态si原子的轨道表示式：EJOEEM0EI

Is2s2p3s3p

C.SiHCL的空间填充模型为

D.HC1的电子式为H+[:Cl：「

【解析】3P能级的2个电子自旋方向应该相同，B错误；该模型为球棍模型，C错误；HC1为共

价化合物，其电子式为H：口：，D错误。

深度指津

碳、硅的特殊性

1.金刚石、硅、碳化硅的都属于共价晶体。可以通过比较它们的共价键的键长来比较熔、沸点的

高低，键长越短，原子结合的越牢固，熔、沸点就越高。所以熔、沸点：金刚石>SiC>Si。

2.一般情况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。

3.一般情况下，较强氧化剂+较强还原剂一较弱氧化剂+较弱还原剂，而碳却能还原出比它更

强的还原剂：

Si0z+2C^^Si+2C0t,

2FeO+C且遢2Fe+C02f。

4.硅为非金属单质，却可以和强碱反应，得到氢气：Si+2Na0H+H20=Na2Si03+2H2t0

5.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si却能与HF发生反应：Si+4HF=SiF4t+2H2f。

6.一般情况下，只有非常活泼的金属(Na、K等)才能够置换出水中的氢，但碳单质却能与水蒸气

反应：C(s)+H20(g)(g)+H2(g)„

考点2碳、硅的主要化合物

知识梳理

知识ElsiOz与CO2

SiO

化学式2co2

晶体类型共价晶体分子晶体

用途SiOz是制造光导纤维的主要原料干冰可用于人工降雨

与水反应不反应CO2+H2OH2CO3

与c反应Si02+2C^^Si+2C0fC+CO2^^2CO

与HF反应SiO2+4HF=SiF4t+2H20不反应

CO2少量：

SiO2+2NaOH=Na2Si03+HQCO2+2NaOH=

与碱反应盛碱性溶液的试剂瓶要用橡皮塞(或软木Na2cO3+H2O

化学

塞)，碱性溶液只能装在碱式滴定管中CO2过量：CO2+NaOH

性质

=NaHC03

Ca(ClO)2+CO2+H2O

Si02+Na2C03^^Na2Si03+C02t

=CaC03I+2HC1O

与盐反应(NaSiO,的水溶液俗称为水玻璃，可用于

COz+Na2cO3+H2O

生产黏合剂和防火剂)

=2NaHCQ3

与碱性氧化物

SiOz+CaO皇遢CaSiO3

C02+Na20=Na2C03

反应

知识旧-氧化碳(CO)

1.物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。

2.化学性质一一还原性

(1)燃烧：2CO+Oz仝占叁燃2c0"淡蓝色火焰。

(2)还原CuO：CuO+CO^^Cu+C()2(冶炼金属、检验CO等)。

3.实验装置设计：除去混合气体(CO、CO》中CO?气体，进行CO还原氧化铜实验。

CuO

知识©硅酸与碳酸

1.碳酸分子中碳原子的杂化方式为sp2o固体H2CO3是分子晶体。COT中碳原子的杂化方式为

sp2,c(r的空间结构为平面三角形。

2.硅酸与碳酸的比较

物质硅酸碳酸

化学式H2SiO3H2c。3

颜色与状态白色、粉末状无色，只存在于水溶液中

水溶性不溶于水只存在于水溶液中

制法Na2SiO3+2HCl=H2SiO31+2NaClC02+H20H2CO3

挥发性不挥发挥发

酸性硅酸<碳酸

稳定性硅酸>碳酸

相互转化C02+H20+Na2Si03=Na2C03+H2Si03!

［及时巩固］

画蛇(2022•济南1月模拟)我国科学家成功利用CO?人工合成淀粉，使淀粉生产方式从农业种

植转为工业制造成为可能，其原理如图所示。下列说法错误的是(A)

A.甲醇可用作燃料电池的正极活性物质

B.化妆品中添加二羟基丙酮的主要作用为保湿

C.淀粉可用于制备葡萄糖

D.该过程有利于实现“碳达峰，碳中和”

【解析】甲醇燃料中通甲醇的一极为负极，通&的一极为正极，故甲醇可用作燃料电池的负极活

性物质，A错误；二羟基丙酮中的羟基能与H2之间形成分子间氢键，故化妆品中添加二羟基丙酮的主

要作用为保湿，B正确；淀粉在一定条件下水解可生成葡萄糖，故淀粉可用于制备葡萄糖，C正确；该

过程消耗CO?,制备淀粉，故有利于实现“碳达峰，碳中和”，D正确。

画蛇下列关于Si。?和CO?的说法正确的是(A)

A.COz是分子晶体，SiOz是共价晶体

B.常温下，盐酸、氢氟酸均能与SiO,反应

C.CO,是酸性氧化物，SiO?是两性氧化物

D.常温下，CO,和Si。?都能与水反应生成相应的含氧酸

【解析】常温下，盐酸与二氧化硅不反应，B错误；二氧化硅是酸性氧化物，C错误；SiOz不能

与水反应生成相应的含氧酸，D错误。

国刚5Si。,是一种化工原料，如图所示可以制备一系列物质。下列说法错误的是(A)

LSi(单晶硅)

cLSi(粗硅)吉gSiCk吾看

问他臼血」HC]

o.八~11曷温CaO八be~|、

SiO2-----------------------CaSiO3

Cag硅酸盐制品

Na2CO3________

—'NazSiChl

A.图中所涉及反应都不属于氧化还原反应

B.硅是半导体材料，二氧化硅是光导纤维主要成分

C.用盐酸可除去石英砂(主要成分为SiCh)中少量的碳酸钙

D.盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞

【解析】二氧化硅和碳反应、硅和氯气反应、四氯化硅和氢气反应都属于氧化还原反应，A错误。

倒腑“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO,是目前大气中含量最高的一种温室气体。因

此，控制和治理CO?是解决温室效应的有效途径。

(1)下列措施中，有利于降低大气中COz浓度的有(填字母，下同)。

a.减少化石燃料的使用

b.植树造林，增大植被面积

c.采用节能技术

d.利用太阳能、风能

(2)将CO?转化成有机物可有效实现碳循环。CO?转化成有机物的例子很多，如：

a.6co2+6H2O6Hl4+602

催化剂

b.C02+3H2CH3OH+H2O

催化剂

C.CO2+CH4CH3COOH

催化剂

d.2C02+6H2CH2=CH2+4H20

以上反应中，最节能的是,原子利用率最高的是一

(3)在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。

CaCO3(CH2O)„

写出钙化作用的离子方程式：。

2+

【答案】(l)abcd(2)ac(3)Ca+2HC0r=CaC03I+C02t+H20

国刚7(l)FeSOa溶液中加入NHMX)3,反应生成FeCOs,并且产生一种无色气体，写出离子方程式:

(2)50℃时，MnSO”溶液中加入NH4HCO3,生成沉淀MnCOs,并产生一种无色气体，写出对应化学方程

式：o

(3)根据流程图，写出沉钻的离子方程式：0

NH,HCQ、溶液

I

Co"，沉钻［■-CoCO3

(4)以粉煤灰(主要成分为AI2O3、SiO2,还含少量FezOs等)为原料制取氯化铝的部分工艺流程如下。

浓盐酸NHHCOHC1副产物

I413,I',,

粉煤灰-I酸浸除铁------T结晶|~4瓦阖-Ah。、产品

亍

浪渣

写出“除铁”生成Fe(0H)3的离子方程式：0

(5)在50在时ZnSOi溶液中加入NH&HC03碳化,生成ZnCOs•2Zn(0H)z•40、CO?和(NHJ2SO4,写出碳

化过程的化学方程式：

2+

【答案】(l)Fe+2HC0r=FeC03I+C02t+H20

(2)MnS04+2NHiHC03^^MnC03I+C02t+(NH4)2SO4+H2O

2+

(3)Co+2HC0r=CoC03I+C02f+H20

3+

(4)Fe+3HCOr=Fe(OH)3I+3C02t

(5)3ZnS04+6NH4HC03=ZnC03•2Zn(0H)2•H20I+3(NH4)2S04+5C02t

考点3无机非金属材料

知识梳理

知识U传统无机非金属材料(水泥、玻璃、陶瓷)一一硅酸盐材料

硅酸盐材料水泥玻璃陶瓷

石英(SiOz)、

原料石灰石、黏土、石膏纯碱(Na2co3)、黏土

石灰石(CaC03)

硅酸三钙(3CaO•SiOj、硅酸钠(NazSiOs)、

主要成分硅酸二钙(2CaO•Si。?)、硅酸钙(CaSiOs)、硅酸盐

铝酸三钙(3CaO•ALO3)二氧化硅(Si02)

玻璃生产发生的主要反应：

@SiO2+Na2CO3^^Na2SiO3+CO2t

②SiO^+CaCOs^^CaSiOs+COzt

知识旧新型无机非金属材料

新型无机非金属材料有高温结构陶瓷(如SiC、BN、Si3N4>Al。等)。

解疑释惑26

硅酸盐的书写

硅酸盐的种类繁多，结构复杂，其组成的表示方法有两种：

1.盐化学式法

如硅酸钠(NazSiOj,硅酸钙(CaSiO。等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。

2.氧化物法

(1)氧化物的顺序：活泼金属氧化物一较活泼金属氧化物一二氧化硅一水。

(2)硅酸盐用氧化物的形式表示时，遵循各元素化合价不变的原则，各元素原子个数比符合原来

的组成。

⑶当计量数配置出现分数时应化为整数。如正长石：KAlSisOs,不能写成剑•仙O3•3SiO?,应

写成KQ-Al203•6Si02o

［及时巩固］

国刚8属于新型无机非金属材料的是(D)

A.水泥、玻璃、陶瓷B.玻璃钢

C.镁铝合金材料D.氮化硅

【解析】水泥、玻璃、陶瓷是传统无机非金属材料；玻璃钢是复合材料；镁铝合金材料是金属材

料；D选。

倒瞅(1)胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(MgaSisOy/ftO)等化合物。

①三桂酸镁的氧化物形式为o

②Ala、MgO和Si。,都可以制耐火材料，其原因是(填字母)。

a.ALO3、MgO和SiOz都有很高的熔点

b.ALO?、MgO和SiOz都是白色固体

c.Al203>MgO和SiO?都是碱性氧化物

⑵石棉(CaMgsSi。?)是耐火材料，用氧化物的形式表示其组成为

⑶青花瓷胎体的原料——高岭土［Al2Si205(0H)4］,若以氧化物形式可表示为

【答案】⑴①2崛0•3SiOz•砒0②a

(2)CaO•3MgO•4SiO2(3)A12O3•2SiO2•2H20

深度指津

金属离子与酸式碳酸盐反应的归纳

类型1：金属离子必+与HCO「反应生成碳酸盐MC03沉淀、CO,气体和水。二价离子必+主要有：Ca?+、

FerMn2\Ni2\Co"等。

类型2：金属离子Al'+、Fe3+与HCO「反应生成A1(OH)3、Fe(0H)3沉淀和C02气体。

3+

Al+3HCOr=Al(OH)3I+3CO2f

3+

Fe+3HC0r=Fe(0H)3I+3CO2f

类型3：金属离子M"与HCO「反应生成碱式碳酸盐岫(OH)2c沉淀或带结晶水的碱式碳酸盐沉淀

［如:ZnC03•2Zn(0H)z•压0］和CO?气体。二价离子年+主要有：Cu2+>Zn"等。

［解题策略］

1.金属离子与碳酸氢盐反应，根据文字和图片信息提示均有CO2生成，再根据信息提示确定金属

离子的沉淀形式。

2.利用电荷守恒和原子守恒法配平离子方程式。

例如:

2+

3Zn+5HCOr=6C02t+ZnC03•2Zn(OH)2•H20I

先根据锌原子守恒配平锌离子，然后根据电荷守恒配平碳酸氢根离子，接着根据碳原子守恒配平

co2,最后根据氢原子和氧原子守恒判断该离子方程式中没有水生成。

3.根据离子方程式书写化学方程式，将金属离子换成对应的盐，碳酸氢根离子换成对应的盐，右

边补上生成的一种盐。

课堂评的____________________________________________________

1.芯片主要由单晶硅构成。如图是硅及其化合物的价类二维图，根据要求填空。

化合价(4)

I(2)(3)T

+4-SiO2-SiF4H4SiO4-N^SiO,CaSiO,

(，/I-1

O-Si⑸

单质氧化物氟化物酸捻物质类别

(1)利用焦炭在电炉中还原二氧化硅的化学方程式为

____________________________________________________________O

(2)利用氢氟酸刻蚀玻璃的化学方程式为

(3)硅酸钠转化为原硅酸的离子方程式为

(4)二氧化硅与烧碱溶液反应的化学方程式为o

(5)石英与石灰石在玻璃熔炉里加强热发生反应的化学方程式为—

______________________________________________________________________O

+

【答案】(l)SiO2+2C^^Si+2C0t(2)SiO2+4HF=SiF4t+2H20(3)Si0t+2H+

H20=H4Si04!(4)2NaOH+Si02=Na2Si03+H20⑸CaCOs+SiO?型遢CaSiOs+CO?t

2.(2022•揭阳期末)化学对提高人类生活质量和促进社会发展具有重要作用。下列说法正确的是

(0

A.焰色试验、海带提碘、石油裂化都有化学变化的过程

B.嫦娥五号返回舱用到的高温结构陶瓷属于传统硅酸盐材料

C.利用CO?人工合成淀粉能有效促进“碳中和”目标的实现

D.我国发射的火星探测器，其使用的太阳能电池板的主要成分是二氧化硅

【解析】焰色试验中没有新物质生成，所以是物理变化，A错误；传统硅酸盐包含水泥、玻璃、

陶瓷，高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，B错误；太阳能电池板的主要成分是单质硅，光导纤维

的主要成分是二氧化硅，D错误。

3.(2023•江门台山一中)工业上由石英砂(主要成分为SiOj制备高纯硅的过程中涉及反应：Si02

।c「1800〜2000℃~,CM.„phi、工次十.帕日小、

+2C====Si+2C0t；SI+3HC1=SIHC13+H2,下列说法正确的是(B)

A.SiHCL的球棍模型为

B.28g晶体硅中含有2molSi—Si

C.HC1中化学键为s—s。键

D.碳的同素异形体金刚石和C6。均属于共价晶体

【解析】SiHCL是四面体结构，并且原子半径：Si>Cl>H,图示中半径：H>CLA错误；28g

28g

晶体硅中含有以/jX2=2molSi—Si,B正确；氯原子利用p轨道成键，HC1中化学键为s—p。键，

28g/mol

C错误；碳的同素异形体金刚石属于共价晶体，但Ce。属于分子晶体，D错误。

4.（2023•山东卷）三氯甲硅烷（SiHCL）是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为

31.8℃,熔点为一126.5℃,易水解。实验室根据反应Si+3HCl^^SiHCl3+H2,利用如图装置制备

（i）……;

（ii）将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；

（iii）通入HC1,一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

o图示装置存在的两处缺陷是

⑵已知电负性：Cl>H>Si,SiHCl3在NaOH浓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HC1的SiHCL纯度。

0g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（填操作名称）：①

②③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为色g,从下列仪器中选出①②中需

使用的仪器，依次为（填字母）。测得样品纯度为（用含坂、应的代数

式表示）。

【答案】（1）检查装置气密性管式炉中没有固体剩余C、D之间没有干燥装置，没有处理氢气

的装置⑵SiHCL+5NaOH=Na2SiO3+3NaCl+H"+2HQ⑶高温灼烧冷却AC100%

【解析】(1)制备SiHCL时，由于氯化氢、SiHCh和氢气都是气体，所以组装好装置后，要先检

查装置气密性，然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中，通入氯化氢气体，排出装置中的空气，一段时

候后，接通冷凝装置，加热开始反应，当管式炉中没有固体剩余，烧瓶中无液体滴下时，即硅粉完全

反应。SiHCL易水解，所以需要在C、D之间加一个干燥装置，防止D中的水蒸气进入装置C中，另外

氢氧化钠溶液不能吸收氢气，需要在D后面加处理氢气的装置。(3)用g样品经水解、干燥等预处理过

程得到硅酸水合物后，高温灼烧，在干燥器中冷却后，称量，所用仪器包括培地和干燥器，A、C选。

所得固体氧化物为二氧化硅，质量为您g，则二氧化硅的物质的量为A(SiOz)=当mol,样品纯度为

bl)

nt

60X28+1+35.5X3

135.31rh

X1OO%=X1OO%

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：EIS3及时课后小结，学清吃透-

inn胃请老师布置同学们及时完成《配套精练》中的练习。:

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第13讲碳、硅及其化合物无机非金属材料

1.下列说法不正确的是(c)

A.硅晶片是生产芯片的基础材料

B.芯片制造中的“光刻技术”是利用光敏树脂在曝光条件下成像，该过程涉及化学变化

C.硅在自然界中主要以单质形式存在

D.硅是应用最广泛的半导体材料

【解析】硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在，不存在硅单质，C错误。

2.(2023•浙江卷)材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列材料主要成分属于有机物的是(D)

A.石墨烯B.不锈钢

C.石英光导纤维D.聚酯纤维

【解析】石墨烯为碳单质，属于无机物，A不符合题意；不锈钢是Fe、Cr、Ni等的合金，属于金

属材料，B不符合题意；石英光导纤维的主要成分为SiOz,属于无机非金属材料，C不符合题意。

3.下列关于硅的说法错误的是(C)

A.晶体硅是共价晶体，灰黑色有金属光泽

B.常温下硅可以与氢氟酸反应生成2种气体

C.硅的化学性质不活泼，常温下不与氢氧化钠溶液反应

D.加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应

4.“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应SiCL(g)+2H2(g)基遢Si(s)+4HCl(g)可用于纯

硅的制备。下列有关说法正确的是（B）

A.SiCL为极性分子

B.HC1的电子式为H：C1：

C.单晶硅为分子晶体

D.Si原子的结构示意图为砌》

【解析】SiCL和CH4的空间结构都是正四面体形，结构对称，为非极性分子，A错误；单晶硅与

金刚石的晶体结构相似，为共价晶体，C错误；Si原子的结构示意图为④）》，D错误。

5.（2022•广东质检）近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是（D）

石墨烯：从石墨中分离出来，石墨快：平面网状结构的全碳分子，纳米碳管：具有优良的场发射性

是最薄、最坚硬的物质具有优良的化学稳定性能，制作阴极显像管、储氢材料

A.石墨烯具有良好的导电性

B.上述三种物质与金刚石互为同素异形体

C.石墨焕孔径略大于压分子的直径，可作的提纯薄膜

D.上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同

【解析】碳与浓硫酸反应产物均为二氧化碳、水和二氧化硫，上述三种物质与金刚石都是碳的单

质，互为同素异形体，与浓硫酸都能发生反应，反应产物相同，D错误。

6.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，Si。,用于制造光纤，

NazSiOs用作木材防火剂。下列说法正确的是（D）

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.SiOz不与酸反应

D.NazSiOs溶液可与CO?反应

【解析】硅在自然界中以化合态存在，A错误；Si和SiC属于半导体，导电能力弱，B错误；Si02

能与氢氟酸发生反应，C错误。

7.（2023•湖南娄底期末）氮化硅（SisNj是一种重要的结构陶瓷材料。用石英砂和原料气（含N?和

少量0,制备SisN,的操作流程如下（粗硅中含少量Fe、Cu的单质及化合物）:

焦炭稀酸Y

I।।I

石英砂一还原］—^粗硅一।目j温氮化—*-Si3N4

原料气一同研」3液

下列叙述不正确的是(A)

A.“还原”主要被氧化为C0?

B.“高温氮化”反应的化学方程式为3Si+2N?盘遢Sis'

C.“操作X”可将原料气通过灼热的铜粉

D.“稀酸Y”可选用稀硝酸

【解析】焦炭与石英砂发生反应SiO?+2C属遢Si+2C0,焦炭被氧化成CO,A错误；原料气中含

有N?和少量的。2,氧气能与Cu反应生成CuO,Nz不与Cu反应，将原料气通过灼热的铜粉可以得到纯净

氮气，C正确；粗硅中含有少量Fe和Cu,即SisM中含有少量Fe和Cu,Fe、Cu与稀硝酸反应，得到

可溶于水的Fe(NO3)3和Cu(N0jz,稀硝酸可以除去SiM中Fe和Cu,D正确。

8.下列说法正确的是(D)

A.SiO,是酸性氧化物，所以不能与任何酸反应

B.下列每一步转化均可实现：

SiOKs)叫LH2SiO3(s)Na2SiO3(aq)

C.石英玻璃主要成分是硅酸盐，可制作化学精密仪器

D.盛放烧碱的试剂瓶不能用玻璃塞的原因：Si02+2NaOH=Na2Si03+H20

【解析】SiOz是酸性氧化物，但是二氧化硅能和氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4f+2H20,A错误;

Si。?不溶于水也不能与水反应，B错误；石英玻璃主要成分是二氧化硅，而不是硅酸盐，C错误。

9.(2023•湖南郴州三模)地球上的硅大部分以二氧化硅及硅酸盐的形式存在，它们的基本结构单

位是硅氧四面体［SiOj(图1)。石英晶体中的硅氧四面体相连构成螺旋链(图2)。天然硅酸盐组成复杂,

硅、氧原子通过共用氧原子形成各种不同的硅酸根阴离子，一种层状硅酸根阴离子结构如图3所示。

下列说法正确的是(D)

XAXA1A1

XXX

XXX

V▽V

图3

A.基态Si原子核外电子有14种空间运动状态

B.二氧化硅中硅原子的配位数是2

C.图2中Si原子的杂化轨道类型是sp2

D.图3层状硅酸根阴离子结构中硅和氧的原子个数之比为2:5

【解析】基态Si原子的电子排布式为Is22s22P63s23P：原子核外的电子有8种空间运动状态，A

错误；二氧化硅中硅原子的配位数是4,B错误；Si。?晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体，所以Si

原子的杂化轨道类型是sp\C错误；由图3可知，每个硅氧四面体分别以三个顶角氧和其他相邻的三

个硅氧四面体共享，根据均摊法，每个硅氧四面体含有的氧原子数为3X^+1=2.5,含有的硅原子数

为1,则硅和氧的原子个数比为1：2.5=2：5,D正确。

10.(2023•厦门一中)下列叙述正确的是(C)

A.CO?和SiO?都是酸性氧化物，所以二者物理性质相似

B.因为CaCOs+SiO。属遢CaSiOs+CO?t,所以硅酸的酸性比碳酸强

C.COz和SiO?都能与碳反应，且都作氧化剂

D.SiOz既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物

【解析】CO?和SiO?都是酸性氧化物，化学性质相似，但物理性质差别很大，A错误；硅酸的酸性

比碳酸弱，反应之所以发生，是因为CO?为气体，可以脱离反应体系，B错误；SiOz与碱反应生成盐和

水，与HF反应不能生成盐，所以SiO2没有两性，它属于酸性氧化物，D错误。

11.下列关于硅及其化合物的叙述正确的是(B)

A.晶体硅可用于制造石英光导纤维

B.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品

C.二氧化硅在电子工业中是重要的半导体材料

D.二氧化硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料

【解析】二氧化硅可用于制造光导纤维，A错误；晶体硅在电子工业中是重要的半导体材料，C

错误；硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，D错误。

12.(2023•湖北联考)氮化硅(SisND常用作飞船返回舱耐高温结构材料，可由石英和焦炭在高温

的氮气中通过以下反应制备：3Si02+6C+2N2=Si3N4+6C0o下列说法错误的是(D)

A.SiO?和SisN,均属于共价晶体

B.基态硅原子核外电子有8种空间运动状态

C.对石英进行X射线衍射实验可确定其是否为晶体

D.C3N4与Sig结构相似,硬度：CsNKSiNi