第5章 第3节 无机非金属材料-【优学精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册教用课件（人教版）

该高中化学课件聚焦无机非金属材料，系统梳理传统硅酸盐材料（陶瓷、玻璃、水泥）和新型材料（硅、二氧化硅、碳纳米材料等）的组成、性能与应用，通过生活实例（如陶瓷器皿）与科技前沿（芯片）导入，以硅氧四面体结构串联前后知识，搭建从初中认知到高中结构-性质-用途的学习支架。 其亮点在于以化学观念为核心，通过硅氧四面体结构解析硅酸盐性能体现结构决定性质，结合物质转化推断（如高纯硅制备流程）培养科学思维，探究活动（如坩埚选择实验分析）提升科学探究能力。资料中“归纳总结”梳理硅及其化合物“反常”性质，助学生构建知识网络，既深化理解又为教师提供落实核心素养的系统教学资源。

第三节 无机非金属材料 2026/1/22 1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 课 程 标 准 1.结合实例认识无机非金属材料的组成、性能与应用之间的联 系。 2.结合真实情境中的应用实例，了解硅酸盐、硅和二氧化硅的主 要性质。 3.通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在 生产中的应用 目 录 1、基础知识·准落实 2、关键能力·细培养 3、教学效果·勤检测 4、学科素养·稳提升 2026/1/22 3 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 基础知识·准落实 1 梳理归纳 高效学习 目录 2026/1/22 4 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 分点突破（一）　传统无机非金属材料——硅酸盐材料 1. 无机非金属材料 （1）组成元素：多含有 、 等元素。 （2）分类： 无机非金属材料、 ⁠无机非金属材 料。 （3）性能：具有耐高温、抗腐蚀、硬度 等特点，以及特殊 的光学、电学等性能。 （4）应用领域：日常生活应用、航空、航天、 和 ⁠ 等领域。 ​　硅　 ​　氧　 ​　传统　 ​　新型　 ​　高　 ​　信息　 ​　新能 源　 目录 化学·必修第二册 2. 传统无机非金属材料——硅酸盐材料 （1）硅酸盐及其结构 ①硅酸盐的概念 硅酸盐是由硅、氧和金属等元素组成的化合物的总称。它们 种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。 目录 化学·必修第二册 ②硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧 ，其结构如图所 示。每个Si结合 个O，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 相互连接， 每个 为两个四面体所共有，与2个Si相结合。 ​　四面体　 ​　4　 ​　O　 ​　O　 目录 化学·必修第二册 ③硅酸盐的特性 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度 ⁠ 、熔点高、 溶于水、化学性质稳定、耐 ⁠ 等特点。 ​　 高　 ​　难　 ​　腐蚀　 目录 化学·必修第二册 （2）常见的硅酸盐材料 材料 陶瓷 玻璃 水泥 主要 成分 成分 复杂 、 和 ⁠ 硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸 二钙（2CaO·SiO2）、 铝酸三钙 （3CaO·Al2O3） 生产 原料 （含 水的铝硅酸 盐） ⁠ ⁠ 主要原料： ⁠ ⁠ 辅助原料：适量的石膏 ​　Na2SiO3　 ​　 CaSiO3　 ​　SiO2　 ​　黏土　 纯碱、石灰石、石英 砂 ​　石灰石、 黏土　 目录 化学·必修第二册 材料 陶瓷 玻璃 水泥 主要 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 用途 生产建筑材料、绝 缘材料、日用器 皿、卫生洁具等 生产建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维 大量用于建筑和水利工程 目录 化学·必修第二册 1. 下列关于硅酸盐材料的说法错误的是（　　） A. 生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷 B. 普通玻璃的主要成分是二氧化硅 C. 陶瓷的主要原料是黏土 D. 硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料 解析：　普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。 目录 化学·必修第二册 2. 《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而 为之”“凡坯既成，干燥之后，则堆积窖中燃薪举火”“浇水转釉 （主要为青色），与造砖同法”。下列说法错误的是（　　） A. “燃薪举火”使黏土发生了复杂的物理化学变化 B. 黏土的主要成分为含水的铝硅酸盐 C. 烧制后自然冷却成青瓦，浇水冷却成红瓦 D. 黏土是制作砖瓦和陶瓷的主要原料 解析：　由题意，烧制后浇水冷却成青瓦，C项错误。 目录 化学·必修第二册 分点突破（二）　新型无机非金属材料 1. 高纯度含硅元素的材料——硅和二氧化硅 （1）硅元素的存在、结构 存在 原子结构示意 图 周期表中位置 含量 存在形态 地壳中居第 ⁠ ⁠位 ⁠ 第 周期第 ⁠族 ​　 二 氧化物和硅酸盐 ​　三　 ⅣA　 目录 化学·必修第二册 （2）高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为： ① ⁠ ② ⁠ ③ ⁠ ​　SiO2＋2C　 Si＋2CO↑　 ​　Si＋3HCl　 SiHCl3＋H2　 ​　SiHCl3＋H2　 Si＋3HCl　 目录 化学·必修第二册 （3）硅和二氧化硅的用途 ①单质硅是应用最为广泛的 材料。 高纯硅广泛用于信息技术（如硅晶片是生产 ⁠的基础 材料）和新能源技术（如 能电池）等领域。 ②SiO2用于生产 ⁠。 ​　半导体　 ​　芯片　 ​　硅太阳　 ​　光导纤维　 目录 化学·必修第二册 2. 新型陶瓷 （1）组成：不再限于传统的硅酸盐体系。 （2）特性和功能：在 、 、 、磁学等方 面具有很多新的特性和功能。 （3）碳化硅（SiC）俗称 ，具有类似金刚石的结构，可 用作磨料，还具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结 构材料、耐高温半导体材料等。 （4）常见的类型：高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导 陶瓷。 ​　光学　 ​　热学　 ​　电学　 ​　金刚砂　 目录 化学·必修第二册 3. 碳纳米材料 （1）富勒烯：由 构成的一系列笼形分子的总称，如 ⁠ ，可以制碳纳米材料。 ​　碳原子　 ​　 C60　 （2）碳纳米管：可以看成是由 卷成的管状物，具有 纳米尺度的直径，比表面积大，有相当高的 ⁠和优良 的 性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。 ​　石墨片层　 ​　强度　 ​　电学　 目录 化学·必修第二册 （3）石墨烯： 厚度的单层石墨，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的应用研究在不 断深入。 ​　只有一个碳原子直径　 ​　低　 ​　高　 目录 化学·必修第二册 1. 二氧化硅是一种酸性氧化物。实验室中要熔化烧碱固体，现有三种 坩埚：石英坩埚、陶瓷坩埚、铁坩埚，你认为应该选哪一种？简述 选择的依据。 提示： 选择铁坩埚。铁不与烧碱（NaOH）反应，而石英坩埚、陶 瓷坩埚中都含有SiO2，能与NaOH反应，使得坩埚受损。 目录 化学·必修第二册 2. 工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的 还原性强于硅？ 提示：不能。因为比较物质氧化性、还原性的强弱，必须是在通常 情况下发生的反应，题述反应是在高温条件下发生的，所以不能比 较碳和硅的还原性强弱。 目录 化学·必修第二册 3. 盛NaOH溶液的试剂瓶一般是带有橡胶塞的玻璃瓶，你知道这是为 什么吗？ 提示：试剂瓶的瓶塞一般是磨砂玻璃，易与氢氧化钠溶液反应生成 硅酸钠溶液，从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而难以打开，所以盛 NaOH溶液的试剂瓶一般是带有橡胶塞的玻璃瓶。 目录 化学·必修第二册 4. 将下列左栏中的物质与右栏中对应的性质、用途用线连起来： 提示：①—c　②—a　③—e　④—b　⑤—d 目录 化学·必修第二册 1. 硅及其化合物的“反常” （1）非金属的单质跟碱反应一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液反 应放出H2。 （2）非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能跟氢氟酸反 应：Si＋4HF SiF4↑＋2H2↑。 （3）非金属氧化物的晶体中一般有分子，但SiO2晶体只含有O、Si 原子。 目录 化学·必修第二册 （5）无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。 （6）硅酸钠俗称泡花碱，但属于盐，其水溶液俗称水玻璃。 （4）酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应生成SiF4 气体。 目录 化学·必修第二册 2. 最简单的硅酸盐——Na2SiO3 目录 化学·必修第二册 1. （2024·通化高一期末）自然界中硅元素主要以硅酸盐和二氧化硅 的形式存在于地壳中。下列有关硅元素的说法正确的是（　　） A. 水泥、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品 B. 制造太阳能电池板的主要材料是二氧化硅 C. 芯片的主要材料是单晶硅 D. 陶瓷和玻璃都使用共同的原料石灰石 目录 化学·必修第二册 解析： 　水晶、玛瑙主要成分为二氧化硅，是氧化物，不是硅酸 盐，A错误；太阳能电池板的主要材料是硅，不是二氧化硅，B错 误；晶体硅为良好的半导体材料，可用于制造芯片，C正确；石灰 石是制备玻璃、水泥等物质的工业原料之一，陶瓷原料主要是黏 土，D错误。 目录 化学·必修第二册 2. 下列关于硅的叙述，不正确的是（　　） A. 硅是非金属元素，但其单质是灰黑色有金属光泽的固体 B. 硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C. 硅的化学性质不活泼，在常温下不与任何物质反应 D. 当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属单质反应 目录 化学·必修第二册 解析： 　A项，晶体硅的结构与金刚石类似，它是灰黑色有金属 光泽的非金属固体，正确；B项，硅在元素周期表中处于金属和非 金属的分界线附近，所以硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间， 是良好的半导体材料，正确；C项，硅的化学性质不活泼，但是在 常温下能与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气，不正确；D项， 加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气等非金属单质反应，正确。 目录 化学·必修第二册 3. （2024·石家庄高一期末）无机非金属材料中，硅一直扮演着重要 的角色。下列有关硅及其化合物的说法中正确的是（　　） A. Si最外层有四个电子，位于元素周期表的第三周期第ⅤA族 B. SiO2是酸性氧化物，可以与水反应：SiO2＋H2O H2SiO3 C. 硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在 D. 碳化硅具有优异的耐高温性能是因为碳原子和硅原子通过离子键 连接，硬度很大 目录 化学·必修第二册 解析： 　Si最外层有四个电子，位于元素周期表的第三周期第 ⅣA族，A错误；SiO2是酸性氧化物，可与碱反应生成盐和水，但 不能与水反应，B错误；硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式 存在，C正确；碳化硅具有优异的耐高温性能是因为碳原子和硅原 子通过共价键连接，硬度很大，D错误。 目录 化学·必修第二册 题后点拨 1. 硅的化学性质 （1）与非金属单质反应 与F2：Si＋2F2 SiF4； 与Cl2：Si＋2Cl2 SiCl4； 与O2：Si＋O2 SiO2； 目录 化学·必修第二册 ①非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si能与HF反应： Si＋4HF SiF4↑＋2H2↑； ②硅与强碱溶液反应生成氢气：Si＋2NaOH＋H2O Na2SiO3＋2H2↑。 （2）与酸、碱反应 目录 化学·必修第二册 2. 二氧化硅的化学性质 （1）不溶于水，是一种酸性氧化物 ①与NaOH反应：SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O； ②与CaO反应：SiO2＋CaO CaSiO3。 目录 化学·必修第二册 （2）二氧化硅的特性 与HF反应：SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O。 （3）二氧化硅可与某些盐反应制备玻璃 SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑； SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑。 目录 化学·必修第二册 3. 硅酸钠（俗名泡花碱）是一种最简单的硅酸盐 （1）硅酸钠易溶于水，其水溶液具有黏结力强、耐高温等特性， 常用作黏合剂和防火剂。 （2）硅酸钠溶液与盐酸反应生成硅酸（H2SiO3）沉淀，其离子方 程式是Si ＋2H＋ H2SiO3↓。 （3）少量的二氧化碳通入硅酸钠溶液中，反应的离子方程式是 Si ＋CO2＋H2O H2SiO3↓＋C 。 目录 化学·必修第二册 关键能力·细培养 2 互动探究 深化认知 目录 2026/1/22 37 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 元素及化合物间的转化与推断（分析与推理） 【典例】　某同学在学习元素及化合物知识的过程中，发现含有相同 元素的物质间在一定条件下存在转化规律，绘制出如下转化关系图。 请回答下列问题： （1）若A为能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，C为红棕色气体。 ①A、B、C、D中均含有的元素是​　　（填元素符号）。 ②A→B反应的化学方程式是​　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 目录 化学·必修第二册 提示：若A为能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，C是红棕色 气体，则A为NH3，B为NO，C为NO2，D为HNO3。①A、B、 C、D中均含有的元素是N；②A→B是氨气的催化氧化，发生反 应的化学方程式是4NH3＋5O2 4NO＋6H2O。 目录 化学·必修第二册 ②C→D反应的离子方程式是 ⁠ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 该反应中，发生氧化反应和还原反应的物质的物质的量之比 为​　　。 （2）若A为金属单质，C为淡黄色固体。 ①A、B、C、D中均含有的元素是 ​　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （填元素符号）。 目录 化学·必修第二册 提示：若A为金属单质，C为淡黄色固体，则A为Na，B为 Na2O，C为Na2O2，D为NaOH。①A、B、C、D中均含有的元素 是Na；②C→D发生的反应是Na2O2溶于水生成NaOH和氧气，反 应的离子方程式是2Na2O2＋2H2O 4Na＋＋4OH－＋O2↑；该 反应中，发生氧化反应和还原反应的物质均为Na2O2，并且发生 氧化反应和还原反应的物质的物质的量之比为1∶1。 目录 化学·必修第二册 【规律方法】 1. 物质之间的特征转化关系 （1）连续氧化反应 A B C D（酸或碱） 这类反应主要有：①NH3→HNO3；②H2S→H2SO4；③ CH4→H2CO3；④Na→NaOH等。 （2）符合下列转化关系 X（盐）＋Y（强酸或强碱） Z（气体） X可能为弱酸的铵盐：（NH4）2CO3或NH4HCO3；（NH4）2S 或NH4HS；（NH4）2SO3或NH4HSO3等。 目录 化学·必修第二册 （3）三角转化关系 （4）化合物＋化合物 单质＋化合物： 这类反应主要有：CO＋H2O（g） CO2＋H2、 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2等。 目录 化学·必修第二册 2. 解题流程 目录 化学·必修第二册 【迁移应用】 1. 中学化学中常见的物质A、B、C、D、E均含同种短周期主族元 素，其中A为单质，五种物质间的转化关系如图所示。下列说法错 误的是（　　） A. 若B、C均为氧化物，则A可能为碳单质 B. 若C、D均为氧化物，则A一定为非金属单质 C. 若D为Na2CO3，则A一定为钠单质 D. 若E为含氧强酸，则B与C可能反应生成A 目录 化学·必修第二册 解析： 　若B、C均为氧化物，A为C，则B为CO，C为CO2，D、 E可分别为Na2CO3、NaHCO3，转化关系成立，A正确；若C、D均 为氧化物，A为金属单质，则A为Na，但钠及其化合物不存在题中 转化关系，A一定为非金属单质，B正确；若D为Na2CO3，五种物 质都含有碳元素，A可为C，B为CO，C为CO2，E可为NaHCO3，C 错误；若E为含氧强酸，可为H2SO4或HNO3，C可为SO2或NO，A 为S或N2，B为H2S或NH3，B与C能发生反应：2H2S＋SO2 3S＋ 2H2O或4NH3＋6NO 5N2＋6H2O，D正确。 目录 化学·必修第二册 2. 在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（　　） A. SiO2 SiCl4 Si B. FeS2 SO2 H2SO4 C. S SO3 H2SO4 D. NH3 NO HNO3 目录 化学·必修第二册 解析： 　SiO2不与盐酸反应，A项错误；SO2 H2SO3，B项错 误；S SO2，C项错误。 目录 化学·必修第二册 3. 已知A是一种金属单质，溶液B能使酚酞试液变红，且焰色试验呈 黄色；D、F相遇会产生白烟。A、B、C、D、E、F间有如图变化 关系： 目录 化学·必修第二册 （1）A的名称是 ；F的化学式是 ⁠。 解析：A是一种金属单质，该金属能和水反应生成溶液B和气 体E，溶液B能使酚酞试液变红，说明B是碱，焰色试验呈黄 色，说明含有钠元素，所以B是NaOH，根据元素守恒知，A 是Na，E是H2；氢气在氯气中燃烧生成HCl，则F是HCl，氢 氧化钠溶液和C反应生成D，D、F相遇会产生白烟，氯化氢 和氨气反应生成白烟氯化铵，则D是NH3，C是NH4Cl。根据 上面的分析可知，A的名称为钠；F的化学式为HCl。 ​　钠　 ​　HCl　 目录 化学·必修第二册 （2）B→D反应的化学方程式为 ⁠ ⁠。 解析：在加热条件下，氯化铵和氢氧化钠反应生成氯化钠、 氨气和水，反应的化学方程式为NaOH＋NH4Cl NaCl＋ NH3↑＋H2O。 （3）F＋D C反应的化学方程式为 ⁠。 解析：F＋D C为氨气遇氯化氢生成氯化铵的反应，反应 的化学方程式为NH3＋HCl NH4Cl。 ​　NaOH＋NH4Cl NaCl＋NH3↑＋ H2O　 ​　NH3＋HCl NH4Cl　 目录 化学·必修第二册 （4）F在空气中遇水蒸气产生白雾现象，这白雾实际上是 ⁠ ⁠。 解析：HCl极易溶于水生成盐酸，所以氯化氢在空气中遇水 蒸气生成盐酸小液滴而产生白雾。 ​　盐酸小 液滴　 目录 化学·必修第二册 教学效果·勤检测 3 强化技能 查缺补漏 目录 2026/1/22 53 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1. 唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于（　　） A. 氧化铝 B. 二氧化硅 C. 硅酸盐 D. 合金 解析：　唐三彩、秦兵马俑制品由黏土经高温烧结而成，属于硅 酸盐产品。 目录 化学·必修第二册 2. （2024·邯郸高一开学考）科学家最近用金属钠还原CCl4和SiCl4制 得SiC纳米棒，该反应的化学方程式为8Na＋CCl4＋SiCl4 SiC＋ 8NaCl。下列说法错误的是（　　） A. SiC和SiO2中Si元素的化合价相同 B. 生成1 mol SiC，转移的电子数为8NA C. SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4均涉及氧化还原反应 D. 上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物 目录 化学·必修第二册 解析：　SiC和SiO2中Si元素的化合价都是＋4价，A正确； C元素 由＋4价降低到－4价，因此生成1 mol SiC，转移的电子数为8NA， B正确； SiO2制备单质Si、单质Si制备SiCl4中Si元素的化合价发生 了变化，均涉及氧化还原反应，C正确；该反应中SiC是还原产 物，NaCl是氧化产物，D错误。 目录 化学·必修第二册 3. （2024·阿克苏段考）SiO2是一种化工原料，可以制备一系列物质（如图）。下列说法错误的是（　　） A. 上图所含反应都不属于氧化还原反应 B. 纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料 C. 用盐酸可除去石英砂（主要成分为SiO2）中少量的碳酸钙 D. 高炉炼铁时用石灰石将铁矿石中的脉石转化为易熔的炉渣 目录 化学·必修第二册 解析：　化学反应前后有元素化合价变化的反应是氧化还原反 应，题中SiO2与焦炭反应生成Si和CO的反应是氧化还原反应，A项 错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅可用于制作半导体、芯 片，纯净的二氧化硅和单晶硅都是信息产业的重要基础材料，B项 正确；CaCO3溶于盐酸生成CaCl2、H2O和CO2，SiO2和盐酸不反 应，可以用盐酸除去石英砂（主要成分为SiO2）中少量的CaCO3， C项正确；CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑，CaSiO3的熔点低于 SiO2的熔点，D项正确。 目录 化学·必修第二册 4. 下表各组物质之间通过一步反应不可能实现如图所示转化关系的是 （　　） 选项 X Y Z 对应过程的反应条件 A SiO2 Na2SiO3 H2SiO3 ①熔融Na2CO3 B NaOH NaHCO3 Na2CO3 ②加热 C N2 NO2 HNO3 ③加热 D C CO CO2 ④灼热炭粉 解析：　N2与O2反应生成NO，而不是NO2，C项错误。 目录 化学·必修第二册 5. 硅元素在自然界中主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。回答下列 问题： （1）Si是良好的半导体材料，试写出硅单质的一种用途： ⁠ ⁠。 解析： Si是良好的半导体材料，故硅单质可用作计算机 的芯片或硅太阳能电池。 ​　用作计 算机的芯片（或硅太阳能电池）　 目录 化学·必修第二册 （2）SiO2是玻璃的主要成分之一，烧碱溶液对玻璃有腐蚀性，写 出SiO2与烧碱溶液反应的离子方程式： ⁠ ⁠。 解析：SiO2是酸性氧化物，可以与NaOH等碱溶液反应生成盐和水，反应的离子方程式为SiO2＋2OH－ Si ＋H2O。 ​　SiO2＋2OH－ Si ＋H2O　 目录 化学·必修第二册 （3）Na2SiO3溶液俗称 ⁠， 往Na2SiO3溶液中通入足量CO2气体出现的现象是 ⁠ ⁠。 解析：Na2SiO3溶液俗称水玻璃。硅酸的酸性小于碳酸，往Na2SiO3溶液中通入足量CO2气体生成硅酸沉淀和碳酸氢钠，出现的现象是有白色不溶物生成。 ​　水玻璃　 ​　有白色不溶 物生成　 目录 化学·必修第二册 （4）工业上常用焦炭和二氧化硅在高温条件下制备粗硅，该反应 的化学方程式为 ⁠。 解析：焦炭和二氧化硅在高温条件下反应得到CO和 硅，该反应的化学方程式为2C＋SiO2 Si＋2CO↑。 ​　2C＋SiO2　 Si＋2CO↑　 目录 化学·必修第二册 学科素养·稳提升 4 内化知识 知能升华 目录 2026/1/22 64 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1. 随着“5G”时代的逐渐到来，以光导纤维为基础的信息高速通道 更显重要。制造光导纤维的材料是（　　） A. 二氧化硅 B. 晶体硅 C. 铜合金 D. 不锈钢 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 2. 碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，下 列不属于碳纳米材料的是（　　） A. 碳纳米管 B. 富勒烯 C. 碳纤维 D. 石墨烯 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 3. 下列关于硅酸盐的叙述中正确的是（　　） ①大部分硅酸盐难溶于水　②硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分　 ③硅酸盐是由氧化物组成的一类盐，能够稳定存在 A. ① B. ①② C. ②③ D. ③ 解析：　除硅酸钠、硅酸钾等易溶于水外，大部分硅酸盐难溶于 水；硅元素在地壳中含量居第二位，主要以硅酸盐和氧化物的形式 稳定存在，是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 4. 苏颂《本草图经》有关不灰木（火浣布）有如下描述：“不灰木， 出上党，今泽、潞山中皆有之，盖石类也。其色青白如烂木，烧之 不燃，以此得名。或云滑石之根也，出滑石[Mg3（Si4O10） （OH）2]处皆有”。“不灰木”成分可能是（　　） A. 纤维素 B. 硅酸盐 C. 氧化铁 D. 动物毛皮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：　不灰木，烧之不燃，而纤维素、动物毛皮能燃烧， A、D不合题意；不灰木，盖石类也，云滑石之根也，出滑石 [Mg3（Si4O10）（OH）2]处皆有，则与滑石同类，都属于硅酸 盐，B符合题意；不灰木，其色青白如烂木，而氧化铁呈红色， C不合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 5. 下列物品或设备的成分中含有二氧化硅的是（　　） ①普通玻璃 ②水晶镜片 ③石英钟表 ④玛瑙首饰 ⑤硅太阳能电池 ⑥传输信号的光导纤维 ⑦计算机芯片 ⑧浇灌房顶的水泥 A. ①②③④⑥ B. 全部 C. ⑤⑦⑧ D. ①②⑥⑦ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：　①普通玻璃中含有SiO2、Na2SiO3、CaSiO3，符合题意； ②水晶镜片主要成分是SiO2，符合题意；③石英钟表主要成分是 SiO2，符合题意；④玛瑙首饰主要成分是SiO2，符合题意；⑤硅太 阳能电池主要成分是Si，不符合题意；⑥光导纤维主要成分是 SiO2，符合题意；⑦计算机芯片的主要成分是Si，不符合题意；⑧ 水泥的主要成分是硅酸盐，不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 6. （2023·德阳高一段考）“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是 赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻 璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是 （　　） A. 玻璃的主要成分为Na2CO3、CaCO3和SiO2 B. 生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土 C. 硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D. 石英砂和黏土的主要成分均为硅酸盐 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：　制玻璃的主要材料为纯碱、石灰石、石英砂，玻璃的主 要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，A错误；生产玻璃过程不会用到 黏土，B错误；硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高，C正确；石英 砂主要成分为SiO2，黏土的主要成分为含水的铝硅酸盐，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 7. 水玻璃（Na2SiO3溶液）广泛应用于耐火材料、洗涤剂生产等领 域，是一种重要的工业原料。如图是用稻壳灰（SiO2：65％～70 ％、C：30％～35％）制取水玻璃的工艺流程： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 A. 原材料稻壳灰价格低廉，且副产品活性炭有较高的经济价值 B. 操作A与操作B完全相同 C. 该流程中硅元素的化合价发生改变 D. 反应器中发生的复分解反应为SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O 下列说法正确的是（　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：　稻壳灰来源广泛价格低廉，活性炭具有吸附性，有较高 的经济价值，A正确；操作A为过滤，操作B为蒸发浓缩，是两种不 同的操作，B错误；SiO2中，硅元素的化合价是＋4价，Na2SiO3 中，硅元素的化合价是＋4价，所以该流程中硅元素的化合价没有 发生改变，C错误；反应SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O不属于复 分解反应，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 8. 硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的 90％以上。 （1）下列物质不属于硅酸盐材料的是 ⁠。 A. 陶瓷 B. 玻璃 C. 水泥 D. 生石灰 解析： 生石灰是CaO，为碱性氧化物且不含硅元素，不 属于硅酸盐。 ​　D　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 （2）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2和CO2都属于酸性氧化物， 性质相似，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ⁠ ⁠， 工艺师常用 （填物质名称）来雕刻玻璃，其反应的 化学方程式为 ⁠。 解析：SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋ 2NaOH Na2SiO3＋H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工 艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。 ​　SiO2＋ 2NaOH Na2SiO3＋H2O　 ​　氢氟酸　 ​　SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 （3）用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用 作 ⁠。 解析：Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功 能，因此可用作防火剂。 （4）工业上常利用反应2C＋SiO2 Si＋2CO↑制备硅单质，该 反应中所含元素化合价升高的物质是 （填化学式，下 同），氧化剂是 ⁠。 解析：制备硅单质的反应中，C被氧化；SiO2中＋4价的 硅被还原，因此SiO2是氧化剂。 ​　防火剂　 ​　C　 ​　SiO2　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 9. 在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是（　　） ①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤高氯酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙 ⑧氮气 A. ③⑤⑦⑧ B. ⑤⑦⑧ C. ⑤⑧ D. ⑤⑦ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：　①C可以与SiO2反应，SiO2＋2C Si＋2CO↑；②纯 碱（Na2CO3）可以与SiO2反应，SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋ CO2↑；③CaCO3可以与SiO2反应，SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋ CO2↑；④HF可以与SiO2反应，SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O；⑤ HClO4不能与SiO2反应；⑥KOH可以与SiO2反应，SiO2＋ 2KOH K2SiO3＋H2O；⑦CaO可以与SiO2反应，CaO＋SiO2 CaSiO3；⑧N2不与SiO2反应；综上所述，⑤⑧不能与SiO2反应，选C项。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 10. （2024·岳阳高一段考）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Mg6Si4O10（OH）8，其氧化物形式可写为 3MgO·2SiO2·2H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析： 　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；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；蒸发实验中，蒸发皿下面不需要垫 陶土网，C项错误；化学式为Mg6Si4O10（OH）8的石棉，用氧化 物形式可表示为3MgO·2SiO2·2H2O，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 11. 从石墨中分离出来的石墨烯是最薄、最坚硬、几乎透明的物质， 可制成电阻率最小的纳米材料，其结构如图所示。下列关于石墨 烯的说法不正确的是（　　） A. 具有良好的导电性和透光性 B. 石墨烯属于化合物，熔、沸点较高 C. 石墨烯、金刚石互为同素异形体 D. 在氧气中燃烧可能生成CO2、CO或二者的混合物 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：　石墨烯可制成电阻率最小的纳米材料，说明石墨烯具 有良好的导电性，由于最薄且透明，故也具有良好的透光性，A 正确；石墨烯属于碳的单质，不是化合物，B错误；石墨烯、金 刚石是同种元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确；石 墨烯属于碳的单质，碳能在氧气中燃烧，且完全燃烧时生成 CO2，不完全燃烧时生成CO，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 12. “中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂（主要成分为 SiO2）制取高纯硅涉及的主要反应用流程图表示如下： 下列说法错误的是（　　） A. 反应①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2 B. 流程中HCl和H2可以循环利用 C. 反应①②③均为置换反应 D. 生成的硅单质是光导纤维的主要成分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：　反应①的化学方程式为SiO2＋2C 2CO↑＋ Si，SiO2是氧化剂，C是还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比 为1∶2，A项正确；反应②中的HCl是反应物、H2是生成物，反应 ③中H2是反应物、HCl是生成物，故流程中HCl和H2可以循环利 用，B项正确；反应①SiO2＋2C 2CO↑＋Si，反应② Si＋3HCl H2＋SiHCl3，反应③H2＋SiHCl3 Si＋ 3HCl，均为置换反应，C项正确；光导纤维的主要成分是SiO2，Si 单质是良好的半导体材料，D项错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 13. 含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化 合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱 反应生成含A元素的化合物D。 （1）在元素周期表中，A位于第 族，与A同族但相对原子质 量比A小的元素B的原子结构示意图为​ ，A与B在原子 的电子层结构上的相同点是 ⁠。 ​　ⅣA　 ​　最外层均有4个电子　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：含A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，则A 为Si，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通 讯材料——光导纤维，则C为SiO2，C与烧碱反应生成含A元 素的化合物D，则D为Na2SiO3。A的最外层电子数为4，位于 第ⅣA族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B为碳，其 原子结构示意图为 ；碳原子与硅原子最外层均有4个 电子。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 （2）易与C发生化学反应的酸是 （填名称），反应的化 学方程式是 ⁠。 解析：二氧化硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，化学方程 式为SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O。 ​　氢氟酸　 ​　SiO2＋4HF SiF4↑＋2H2O　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 （3）将C与纯碱混合，高温熔融时发生化学反应生成D，同时还 生成B的最高价氧化物E；将少量的E通入D的水溶液中，生 成含A的化合物F。 ①分别写出生成D和F的化学反应方程式： ⁠ ⁠， ⁠。 ​　SiO2＋ Na2CO3　 Na2SiO3＋CO2↑　 ​　Na2SiO3＋CO2＋H2O Na2CO3＋H2SiO3↓　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 ②要将纯碱高温熔化，下列坩埚中不可选用的是 （填字 母）。 A. 普通玻璃坩埚 B. 石英玻璃坩埚 C. 铁坩埚 ​　AB　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：①将SiO2与纯碱混合，高温熔融时反应生成 Na2SiO3，同时还生成B的最高价氧化物E，则E为CO2，化学 方程式为SiO2＋Na2CO3 Na2SiO3＋CO2↑；将少量的CO2与 Na2SiO3水溶液反应，生成了含A的化合物F，F为H2SiO3， 化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O Na2CO3＋H2SiO3↓； ②普通玻璃坩埚、石英玻璃坩埚中的二氧化硅在高温下都能 与碳酸钠反应，应在铁坩埚中熔化，A、B两选项符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 14. 工业上通常利用SiO2和焦炭反应来制取硅，写出反应的化学方程 式 。工业上还可以利用镁制取硅，反 应为2Mg＋SiO2 2MgO＋Si，同时会发生副反应：2Mg＋ Si Mg2Si。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置，试回答下 列问题： ​　SiO2＋2C　 Si＋2CO↑　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 （1）由于O2和H2O（蒸气）的存在对该实验有较大影响，实验中 应通入气体X作为保护气，试管中的固体试剂可选用 （填 字母）。 A. 石灰石 B. 锌粒 C. 纯碱 ​　B　 解析：焦炭和二氧化硅在高温下反应生成硅和CO，化学方 程式为SiO2＋2C Si＋2CO↑。Mg可以与CO2、N2发生化 学反应，Mg与H2不反应，因此可用H2作为保护气。选用的 试剂为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 （2）实验开始时，必须先通一段时间X气体，再加热反应物，其 理由是 ；当反应引发 后，移走酒精灯，反应能继续进行，其原因是 ⁠ ⁠。 ​　防止加热条件下H2与空气混合爆炸　 ​　Mg与SiO2的 反应放热　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：装置中有空气，若不用H2排空装置中的空气，H2和空 气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通H2 排尽装置中的空气；Mg与SiO2反应的条件是加热，当反应 引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，这说明Mg与SiO2 的反应放热。（3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应 后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现 象的原因是副产物Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷） 解析：装置中有空气，若不用H2排空装置中的空气，H2和空 气的混合气体燃烧会发生爆炸，所以反应开始前应该先通H2 排尽装置中的空气；Mg与SiO2反应的条件是加热，当反应 引发后，移走酒精灯，反应能继续进行，这说明Mg与SiO2 的反应放热。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 （3）反应结束后，待冷却至常温时，往反应后的混合物中加入稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因是副产物Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷）气体，然后SiH4自燃。用化学方程式表示这两个反应① ， ② 。 Mg2Si＋4HCl 2MgCl2＋SiH4↑　 ​　SiH4＋2O2 SiO2↓＋2H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 解析：Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4（硅烷），化学方程 式为Mg2Si＋4HCl 2MgCl2＋SiH4↑，SiH4常温下是一种 不稳定、易自燃的气体，自燃反应的化学方程式为SiH4＋ 2O2 SiO2↓＋2H2O，所以往反应后的混合物中加入稀盐 酸，可观察到闪亮的火星。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 目录 化学·必修第二册 $