SiO2的结构和性质
二氧化硅的结构与性质
二氧化硅的结构与性质二氧化硅（化学式：SiO2）是一种常见的无机化合物，也是最常见的硅化合物。
它是地壳上最主要的成分之一，占地壳质量的约60％。
二氧化硅在自然界中以多种晶体形式存在，包括石英、水晶、玉髓等。
此外，它还可以以非晶态形式（无序排列的原子结构）存在。
二氧化硅的结构是由硅原子和氧原子组成的。
在石英（晶体形式）中，每个硅原子被四个氧原子包围，每个氧原子与两个硅原子相连。
这样的结构被称为三维网络结构，硅原子和氧原子通过共价键链接在一起。
而在非晶态形式中，硅和氧的原子之间的键没有明确的定向性，因此没有规则的晶体结构。
1.化学稳定性：二氧化硅在大多数常规环境下是化学上稳定的，不会被水、酸和碱等物质侵蚀。
这使得二氧化硅在许多应用领域中都具有优越的耐久性。
2.熔点和沸点：二氧化硅具有较高的熔点和沸点。
石英的熔点约为1710°C，沸点约为2230°C。
这些高温特性使得二氧化硅在高温条件下具有广泛的应用，例如在高温实验中作为容器材料。
3.硬度：二氧化硅是一种非常坚硬的物质，其硬度可与石墨相媲美。
它在莫氏硬度尺度上的硬度为7、这种硬度使得二氧化硅在玻璃和磨料等领域中得到广泛应用。
4.热传导性：二氧化硅具有良好的热传导性能，能够快速将热量传导到其它物体上。
这使得二氧化硅在制备隔热材料和导热材料时非常有用。
5.绝缘性：二氧化硅是一种良好的电绝缘体，可以用于制备电子元器件和绝缘材料。
6.光学性能：二氧化硅是一种透明的材料，对大部分可见光是透明的。
这使得它可以用于制备光学器件，如光纤和光学透镜。
1.玻璃制造：二氧化硅是制备玻璃的重要原料。
添加适量的二氧化硅可以改变玻璃的性质，例如增加硬度和耐热性。
2.硅片制造：二氧化硅作为硅片制造的关键材料之一，在集成电路和太阳能电池等领域中应用广泛。
3.塑料填充剂：二氧化硅可以用作塑料的填充剂，可以增加塑料的强度和刚性。
4.垂直领域：二氧化硅用作填充剂和增强剂，以增强橡胶和涂料等材料的耐久性和耐候性。
二氧化硅的结构特点
二氧化硅的结构特点二氧化硅是一种化学式为SiO2的无机化合物，也是地壳中含量最丰富的化合物之一。
它具有多种结构特点，下面将从晶体结构、化学键、物理性质和应用等方面进行详细描述。
1. 晶体结构：二氧化硅最常见的晶体结构是四方晶系的石英结构，也称为α-SiO2。
在石英结构中，硅原子和氧原子通过共价键连接在一起，形成四面体结构。
每个硅原子周围都有四个氧原子与之配位，而每个氧原子周围则有两个硅原子与之配位。
这种结构具有高度的对称性和稳定性。
除了石英结构外，二氧化硅还存在多种变体的晶体结构，如三方晶系的高石英、六方晶系的莫来石和正交晶系的鉴别硅等。
这些不同的晶体结构是由于硅氧键的角度和键长的微小变化所导致的，从而影响了整体的晶体结构。
2. 化学键：二氧化硅的化学键主要是硅氧键（Si-O键）。
硅原子和氧原子之间通过共用电子对形成这种键，硅原子共享了其外层的四个电子，而氧原子共享了其外层的六个电子。
硅氧键具有较高的键能和键长，是一种非常强的化学键。
二氧化硅还存在少量的硅硅键（Si-Si键），这些键存在于某些变体的结构中。
硅硅键的强度较弱，相对稳定性较低。
3. 物理性质：由于二氧化硅具有坚硬、高熔点和高热稳定性的特点，因此在自然界中存在着大量的石英矿物。
石英是一种典型的透明晶体，具有玻璃光泽和折射率较高的特点。
此外，二氧化硅还具有高绝缘性、低热膨胀系数和较好的化学稳定性。
4. 应用：二氧化硅在工业和生活中有广泛的应用。
首先，由于其高熔点和高热稳定性，二氧化硅被广泛用于陶瓷、玻璃和光纤等材料的制备。
其次，二氧化硅还是一种重要的半导体材料，用于制造集成电路和太阳能电池等电子器件。
二氧化硅还用作催化剂、吸附剂和填充剂等。
在化妆品和医药领域，二氧化硅常被用作填充剂和稳定剂，用于增加产品的稠度和延长其保质期。
在食品工业中，二氧化硅被用作防结块剂和吸湿剂，以防止食品潮湿和变质。
二氧化硅具有多种结构特点，包括晶体结构的多样性、硅氧键和硅硅键的存在、物理性质的稳定性和应用的广泛性。
硅及其化合物
硅及其化合物一．SiO2基础知识：SiO2是硅最重要的化合物，占地壳质量约12%，其存在形态有结晶型和无定型两大类，统称硅石。
SiO2基本结构单元为四面体结构：Si与O按1:2的比例组成立体网状结构。
四．硅单质物性：①存在和形态：自然界中无游离态，主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在。
②晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
③导电性：半导体材料，介于导体和半导体之间。
六．硅酸盐硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等硅酸盐组成的表示：如，Na2SiO3→Na2O〃SiO2Al2Si2O5(OH)4→Al2O3·2SiO2·2H2O硅及其化合物之间的转换关系综合能力测试卷一．选择题（共15小题）1．将足量CO2气体通入水玻璃（Na2SiO3溶液）中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是（）A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2D．SiO22．在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为（）A．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO33．石棉是一类价格低廉的硅酸盐材料，但是有毒，能使人患肺癌．一种叫矿青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2正确的是（）A．该物质中Fe元素的化合价为+2价，它属于硅酸盐B．该物质的化学组成可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol该物质能和18molHNO3反应，也能与18mol盐酸反应D．这种石棉属于新型无机非金属材料4．青石棉（cricidolite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是（）A．青石棉是一种易燃品且易溶于水B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L 3mol/L HNO3溶液D．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L 2mol/L HF溶液5．青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22（OH）2．青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是（）A．青石棉是一种硅酸盐材料B．青石棉中含有一定量的石英晶体C．青石棉的化学组成可表示为Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OD．1 mol青石棉能将含1 mol HNO3的稀硝酸还原6．古代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载．20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2O6其中Cu为+2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确的是（）A．用盐的形式表示：BaSiO3•CuSiO3B．用氧化物形式表示：BaO•CuO•2SiO2C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色7．北京2008年奥运会金牌“金镶玉”环形玉壁由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22（OH）2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（）A．CaO•MgO•SiO2•H2O B．2CaO•5MgO•8SiO2•H2OC．2CaO•MgO•SiO2•2H2O D．5CaO•2MgO•8SiO2•H2O（）④Na NaOH Na2CO3NaHCO3A．①②B．②③C．③④D．②④9．关于硅及其化合物的叙述中，正确的是（）A．硅是良好的半导体材料，可以与NaOH 溶液和氢氟酸反应B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO↑C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2C Si+2CO2↑D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO210．蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成．现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y．下列叙述正确的是（）A．沉淀X的成分是SiO2、Fe2O3B．从蛇纹石组成看，其成分皆是碱性氧化物C．溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+D．在溶液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe（OH）3和Mg（OH）2 11．化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH﹣反应，生成Si044﹣，然后Si044﹣迅速水解生成H4Si04，下列有关说法正确的是（）A．原硅酸钠（Na4Si04）能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4Si04为弱电解质B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C．2HCl+Na2Si03═H2Si03↓+2NaCl说明Cl的非金属性大于SiD．半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指：将二氧化硅制成晶体硅12．下列关于硅的说法不正确的是（）A．硅是非金属元素，但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．在常温下，硅的化学性质活泼D．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料13．下列有关硅酸盐的说法错误的是（）A．硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成B．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体C．水玻璃长期暴露在空气中会变质这是因为水玻璃主要发生了氧化还原反应D．传统无机非金属材料的优缺点，抗腐蚀耐高温质脆经不起冲击14．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料．A．①②B．②③C．①④D．③④15．下列物品或设备：①水泥路桥；②门窗玻璃；③水晶镜片；④石英钟表；⑤玛瑙手镯；⑥硅太阳能电池；⑦光导纤维；⑧计算机芯片．所用材料为SiO2或要用到SiO2的是（）A．⑥⑧B．①②⑦⑧C．①②③④⑤⑦ D．全部二．填空题（共3小题）16．硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用．回答下列问题：（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有．（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图：①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃﹣1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为．②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式．（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝（4）还原炉中发生的化学反应为：．（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是．17．几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：（1）写出图示反应的几种物质的化学式：A，B，C，D，E，F．（2）写出下列反应的化学方程式：①B﹣→A：；②B﹣→E：．（3）写出下列溶液中反应的离子方程式：①A﹣→D；②D﹣→F．18．用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：（1）蛇纹石：Mg6[Si4O10]（OH）8；（2）钙长石：CaAl2Si2O8；（3）石棉：CaMg3Si4O12（4）钾长石：KAlSiO3O8；（5）玻璃：CaNa2SiO6O14：；（6）黏土：Al4（Si4O10）OH8．三．解答题（共2小题）19．白玉的化学式可用Ca x Mg y Si p O22（OH）2表示（也可用Ca、Mg、Si、H的氧化物表示）．（l）取8.10g白玉粉末灼烧至恒重，固体减少了0.18g，则白玉的摩尔质量为．（2）另取4.05g白玉粉末加入1mol/L的盐酸l00mL中充分溶解，最终得不溶氧化物2.40g．过滤，将滤液和洗涤液合并后往其中加入足量的铁屑，得到气体336mL（标准状况下）．则①p=；②白玉的化学式（用氧化物的形式）表示为．20．按要求填写下列空白．（1）高岭石一种硅酸盐矿物，其化学式为Al4Si4O10（OH）8，用氧化物的形式表示为．（2）除去下列物质中所含杂质（括号内为杂质），写出除去杂质的试剂．①Fe2O3（Al2O3）②NO（NO2）③SO2（HCl）④FeCl2（FeCl3）（3）为鉴定硅产品中是否含有微量铁单质，将硅产品用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂是（填字母代号）a．氯水b．NaOH溶液c．KSCN溶液d．Na2SO3溶液（4）取A、B两份物质的量浓度相等的NaOH溶液，体积均为50mL，分别向其中通入一定量的CO2后，再分别稀释为100mL．在稀释后的溶液中分别逐滴加入0.1mol•L﹣1的盐酸，产生的CO2的体积（标准状况）与所加盐酸的体积关系如图所示：①A曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为②B曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为③原NaOH溶液的物质的量浓度是mol/L．硅参考答案与试题解析一．选择题（共15小题）1．（2013•路南区校级模拟）将足量CO2气体通入水玻璃（Na2SiO3溶液）中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是（）A．Na2SiO3B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2D．SiO2【解答】解：二氧化碳先与水玻璃反应生成硅酸和碳酸氢钠，蒸干灼烧时，硅酸分解成二氧化硅和水，碳酸氢钠分解得到碳酸钠、二氧化碳和水；二氧化硅和碳酸钠在高温下又发生反应，生成二氧化碳和硅酸钠，所以最终所得固体是硅酸钠． 故选A．2．（2013•山东模拟）在水玻璃中通入少量的CO2气体，充分反应后加热蒸干，再高温充分灼烧，冷却后所得的固体物质为（）A．Na2SiO3B．Na2SiO3与Na2CO3C．SiO2与Na2CO3D．SiO2、Na2SiO3及Na2CO3【解答】解：通入少量CO2气体时，发生的反应为Na2SiO3+CO2+H2O═Na2CO3+H2SiO3↓，加热后H2SiO3SiO2+H2O，再高温灼烧，SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑，所以最后生成的固体是硅酸钠，故选A．3．（2008•揭阳二模）石棉是一类价格低廉的硅酸盐材料，但是有毒，能使人患肺癌．一种叫矿青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2正确的是（）A．该物质中Fe元素的化合价为+2价，它属于硅酸盐B．该物质的化学组成可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol该物质能和18molHNO3反应，也能与18mol盐酸反应D．这种石棉属于新型无机非金属材料【解答】解：A．青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，矿青石棉属于硅酸盐，故A错误；B．青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，故B正确；C．1mol该物质能和18molHNO3反应，能与14mol盐酸反应，故C错误；D．矿青石棉属于无机非金属材料，但不是新型材料，故D错误．故选B．4．（2012秋•朝阳县校级月考）青石棉（cricidolite）是世界卫生组织确认的一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22（OH）2，青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法正确的是（）A．青石棉是一种易燃品且易溶于水B．青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OC．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量的硝酸作用，至少需消耗6L 3mol/L HNO3溶液D．1mol Na2Fe5Si8O22（OH）2与足量氢氟酸作用，至少需消耗5.5L 2mol/L HF溶液【解答】解：A．青石棉属于硅酸盐，不易燃，也不溶于水，故A错误；B．青石棉中铁元素的化合价由+2价和+3价两种，根据原子守恒和化合价不变的思想，化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，故B正确；C．6L 3mol/L HNO3溶液中硝酸的物质的量为18mol，青石棉用稀硝酸溶液处理时，亚铁离子被氧化为铁离子，硝酸被还原为一氧化氮，产物为NaNO3、Fe（NO3）3、NO、H2O、SiO2，1mol该物质能和18molHNO3反应，故C正确；D．5.5L 2mol/L HF溶液中HF的物质的量为11mol，1mol青石棉能与34mol氢氟酸反应生成四氟化硅，故D错误．故选BC．5．（2015•上海模拟）青石棉是一种致癌物质，是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一，其化学式为Na2Fe5Si8O22（OH）2．青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，下列说法不正确的是（）A．青石棉是一种硅酸盐材料B．青石棉中含有一定量的石英晶体C．青石棉的化学组成可表示为Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2OD．1 mol青石棉能将含1 mol HNO3的稀硝酸还原【解答】解：A．硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称，所以青石棉是一种硅酸盐产品，故A正确；B．硅酸盐中不含二氧化硅，所以青石棉中不含石英晶体，故B错误；C．硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，故C 正确；D．青石棉用稀硝酸溶液处理时，还原产物只有NO，所以青石棉中含有二价铁离子；根据氧化还原反应中得失电子相等判断青石棉与硝酸的关系式，所以青石棉与硝酸反应的关系式计算得：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O﹣﹣HNO3，所以1mol青石棉能使1mol硝酸被还原，故D正确；故选B．6．（2015春•红河州校级月考）古代器物上的颜料“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载．20世纪80年代科学家进行超导材料研究时，偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡（化学式：BaCuSi2O6其中Cu为+2价），下列有关“汉紫”的说法中不正确的是（）A．用盐的形式表示：BaSiO3•CuSiO3B．用氧化物形式表示：BaO•CuO•2SiO2C．易溶于强酸、强碱D．性质稳定，不易褪色【解答】解：A．硅酸铜钡中各元素的化合价代数和为0，所以BaCuSi2O x中x为6，用盐的形式表示：BaSiO3•CuSiO3，故A正确；B．硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示：BaO•CuO•2SiO2，故B正确；C．BaCuSi2O6是弱酸盐，所以能和强酸反应，和强碱不反应，故C错误；D．BaCuSi2O6中铜显+2价，二价铜离子不容易被还原，所以性质较稳定，不容易褪色，故D正确；故选C．7．（2014•宜章县校级模拟）北京2008年奥运会金牌“金镶玉”环形玉壁由昆仑玉制成，昆仑玉的成分可简单看成是Ca2Mg5Si8O22（OH）2，则其用二氧化硅和金属氧化物的形式可表示为（）A．CaO•MgO•SiO2•H2O B．2CaO•5MgO•8SiO2•H2OC．2CaO•MgO•SiO2•2H2O D．5CaO•2MgO•8SiO2•H2O【解答】解：根据硅酸盐改写成氧化物的形式为：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•二氧化硅•水，同时要遵循原子守恒，Ca2Mg5Si8O22（OH）2可表示为：2CaO•5MgO•8SiO2•H2O，故答案为：B8．（2012秋•金乡县校级期末）下列各组物质依次满足如图所示转化关系的是（图中箭头表④Na NaOH Na2CO3NaHCO3A．①②B．②③C．③④D．②④【解答】解：①b（SiO2）→c（H2SiO3）．一步不能转化，所以①不符合；②Al AlCl3NaAlO2Al（OH）3AlCl3，故②符合；③b（CuO）→c（Cu（OH）2），不能一步实现，故③不符合；④Na NaOH Na2CO3NaHCO3NaOH，故④符合；故选D．9．（2012秋•威海期末）关于硅及其化合物的叙述中，正确的是（）A．硅是良好的半导体材料，可以与NaOH 溶液和氢氟酸反应B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO↑C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2C Si+2CO2↑D．水泥的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2【解答】解：A．硅可与NaOH溶液反应生成硅酸钠和氢气；硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅气体，故A正确；B．二氧化硅与石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，故B错误；C．用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiO2+2C Si+2CO↑，故C错误；D．水泥的主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙，故D错误．故选A．10．（2011秋•温州期末）蛇纹石由MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3组成．现取一份蛇纹石试样进行实验，首先将其溶于过量的盐酸，过滤后，得到沉淀X和滤液Y．下列叙述正确的是（）A．沉淀X的成分是SiO2、Fe2O3B．从蛇纹石组成看，其成分皆是碱性氧化物C．溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+D．在溶液Y中加入过量的氨水，过滤得到的沉淀的成分是Fe（OH）3和Mg（OH）2【解答】解：混合物中加入过量的盐酸后，氧化镁、氧化铝、氧化铁会与盐酸反应生成氯化镁、氯化铝、氯化铁，而二氧化硅不会溶于盐酸，所以得到的沉淀是二氧化硅，反应后的溶液Y中含有氯化镁、氯化铝、氯化铁和反应剩余的盐酸；A、混合物中加入过量的盐酸后，氧化镁、氧化铝、氧化铁会与盐酸反应生成氯化镁、氯化铝、氯化铁，而二氧化硅不会溶于盐酸，所以得到的沉淀是二氧化硅，故A错误；B、蛇纹石由MgO、A12O3、SiO2、Fe2O3组成，MgO，Fe2O3是碱性氧化物，A12O3是两性氧化物，SiO2是酸性氧化物，故B错误；C、MgO、A12O3、Fe2O3都能与过量盐酸反应生成金属阳离子，且酸过量，则溶液Y中主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+，故C正确；D、在溶液Y中加入过量的氨水，氢氧化铝是两性氢氧化物不溶于弱酸弱碱，所以过滤得到的沉淀的成分是Fe（OH）3、Mg（OH）2、Al（OH）3，故D错误；故选C．11．（2014•安庆二模）化学家Seidel指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH﹣反应，生成Si044﹣，然后Si044﹣迅速水解生成H4Si04，下列有关说法正确的是（）A．原硅酸钠（Na4Si04）能迅速水解，且水解后呈碱性，故Na4Si04为弱电解质B．石英玻璃、普通玻璃、陶瓷及水泥均属于硅酸盐产品C．2HCl+Na2Si03═H2Si03↓+2NaCl说明Cl的非金属性大于SiD．半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指：将二氧化硅制成晶体硅【解答】解：A．Na4Si04在水溶液里完全电离，所以Na4Si04为强电解质，Na4Si04是强碱弱酸盐，Si044﹣迅速水解导致溶液呈碱性，故A错误；B．石英玻璃的主要成分是二氧化硅，所以石英玻璃不属于硅酸盐，普通玻璃、陶瓷、水泥的主要成分都是硅酸盐，这三种物质属于传统硅酸盐产品，故B错误；C．该反应说明HCl的酸性大于H2Si03，但HCl不是Cl元素的最高价氧化物的水化物，所以该反应不能说明Cl的非金属性大于Si，故C错误；D．沙子的主要成分是二氧化硅，硅芯片的主要成分是硅，二氧化硅被焦炭还原生成粗硅，粗硅再提纯得到纯硅，所以半导体工业所说的“从沙滩到家庭”是指：将二氧化硅制成晶体硅，故D正确；故选D．12．（2015•湖南校级模拟）下列关于硅的说法不正确的是（）A．硅是非金属元素，但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．在常温下，硅的化学性质活泼D．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料【解答】解：A．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，故A 正确；B．硅在元素周期表中处于金属和非金属的过渡位置，所以晶体硅的导电性介于导体和半导体之间，是良好的半导体材料，故B正确；C．常温下，硅的化学性质不活泼，故C错误；D．硅将太阳能转换为电能的常用材料，故D正确．故选C．13．下列有关硅酸盐的说法错误的是（）A．硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成B．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体C．水玻璃长期暴露在空气中会变质这是因为水玻璃主要发生了氧化还原反应D．传统无机非金属材料的优缺点，抗腐蚀耐高温质脆经不起冲击【解答】解：A．因为硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，所以通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成，故A正确；B．硅酸盐岩石长期在水的侵蚀下，风化为黏土形成土壤胶体，吸附土壤里的营养离子使土壤营养化，故B正确；C．水玻璃暴露在空气中与二氧化碳反应生成碳酸钠和硅酸，属于复分解反应，故C错误；D．质地较脆、经不起热冲击是传统的无机非金属材料的缺点，故D正确；故选C．14．（2009•广东）下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是（）①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料．A．①②B．②③C．①④D．③④【解答】解：①几乎所有的岩石和矿物都含有硅酸盐或者二氧化硅，则硅是构成一些岩石和矿物的基本元素，故①正确；②水泥、玻璃是硅酸盐产品，水晶的主要成分是二氧化硅，故②错误；③光导纤维的主要成分是二氧化硅，故③错误；④陶瓷的主要原料是黏土，则陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料，故④正确；故选：C．15．（2013•辽宁校级学业考试）下列物品或设备：①水泥路桥；②门窗玻璃；③水晶镜片；④石英钟表；⑤玛瑙手镯；⑥硅太阳能电池；⑦光导纤维；⑧计算机芯片．所用材料为SiO2或要用到SiO2的是（）A．⑥⑧B．①②⑦⑧C．①②③④⑤⑦ D．全部【解答】解：石英、水晶、玻璃的主要成分是二氧化硅，光导纤维是二氧化硅材料，硅电池、硅芯片均是硅单质的用途的体现，陶瓷、砖瓦、玻璃、石棉为硅酸盐材料．Ⅰ、所用材料为SiO2或用到SiO2的是：②③④⑤⑦；Ⅱ、为硅酸盐的是：①；故选：C．二．填空题（共3小题）16．（2014•邯郸一模）硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用．回答下列问题：（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石英、石灰石．（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图：①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃﹣1800℃除生成粗硅外，也可以生产碳化硅，则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3C SiC+2CO↑．②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式Si+3HCl SiHCl3+H2．（3）有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和精馏沸点/℃2355 57.6 31.8 8.2 ﹣30.4 ﹣84.9 ﹣111.9 （4）还原炉中发生的化学反应为：SiHCl3+H2Si+3HCl．（5）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是H2、HCl．【解答】解：（1）工业上生产普通玻璃的主要原料是纯碱、石英、石灰石，故答案为：纯碱、石英、石灰石；（2）①石英砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅发生置换反应，SiO2+2C Si+2CO↑，同时，在反应中，也可能生成碳化硅，反应为：SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3CSiC+2CO↑，故答案为：SiO2+2C Si+2CO↑，SiO2+3C SiC+2CO↑；②粗硅与干燥HCl气体反应Si+3HCl SiHCl3+H2，故答案为：Si+3HClSiHCl3+H2；（3）利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点﹣84.7℃），由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质；SiHCl3水解反应方程式为：SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑，生成硅酸、氢气和氯化氢，故答案为：故答案为：精馏（或蒸馏）；H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl；（4）还原炉中SiHCl3和氢气发生反应制得纯硅，SiHCl3+H2Si+3HCl，故答案为：SiHCl3+H2Si+3HCl；（5）氯碱工业主要反应为电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，为该化学工艺提供H2、HCl，故答案为：H2、HCl．17．（2012秋•新疆期末）几种含硅元素的物质之间的相互转化关系如图所示：（1）写出图示反应的几种物质的化学式：A Si，B SiO2，C H2SiO3，D Na2SiO3，E CaSiO3，F H4SiO4．（2）写出下列反应的化学方程式：①B﹣→A：SiO2+2C Si+2CO↑；②B﹣→E：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑．（3）写出下列溶液中反应的离子方程式：①A﹣→D Si+2OH﹣+H2O=SiO32﹣+2H2↑；②D﹣→F SiO3+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32﹣．【解答】解：（1）A为含硅元素的物质，A能和碱反应可能为二氧化硅或硅单质，B能和碳单质反应生成A，所以A只能是硅单质，B能和氧化钠反应，能和盐碳酸钙反应，所以B 为二氧化硅，二氧化硅和氧化钠反应生成硅酸钠，所以D为硅酸钠，且硅和氢氧化钠反应生成D，进一步验证A为硅，B为二氧化硅，硅酸钠溶液中通入二氧化碳，生成F原硅酸沉淀，F原硅酸干燥得到硅酸C，硅酸受热分解得到B为二氧化硅，再一次得到验证，B为二氧化硅和碳酸钙反应生成硅酸钙，所以E为硅酸钙，故答案为：Si；SiO2；H2SiO3；Na2SiO3；CaSiO3；H4SiO4；（2）①B为二氧化硅，A为硅，发生反应，碳元素化合价由0价变为+2价，硅元素化合价由+4价变为0价，所以碳是还原剂，二氧化硅是氧化剂，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO↑，故答案为：SiO2+2C Si+2CO↑；②B为二氧化硅，E为硅酸钙，碳酸钙与二氧化硅在高温条件下反应生成硅酸钙和二氧化碳，反应方程式为SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑，故答案为：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑；（3）①A是硅单质，D为硅酸钠，A→D发生Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑，氢氧化钠为易溶于水的强碱，Na2SiO3为易溶于水的盐，拆成离子，所以离子反应为Si+2OH﹣+H2O=SiO32﹣+2H2↑，故答案为：Si+2OH﹣+H2O=SiO32﹣+2H2↑；②D为硅酸钠，F为原硅酸，D→F发生Na2SiO3+2H2O+CO2=H4SiO4↓+Na2CO3 Na2CO3、Na2SiO3为易溶于水的盐，拆成离子，所以离子反应为SiO32﹣+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32﹣，故答案为：SiO32﹣+2H2O+CO2=H4SiO4↓+CO32﹣．18．用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：（1）蛇纹石：Mg6[Si4O10]（OH）86MgO•4SiO2•4H2O；（2）钙长石：CaAl2Si2O8CaO•Al2O3•2SiO2；（3）石棉：CaMg3Si4O12CaO•3MgO•4SiO2（4）钾长石：KAlSiO3O8K2O•Al2O3•6SiO2；（5）玻璃：CaNa2SiO6O14：CaO•Na2O•SiO2；（6）黏土：Al4（Si4O10）OH8Al2O3•2SiO2•2H2O．【解答】解：硅酸盐由盐的书写改写为氧化物的形式即改写的一般方法归纳为：碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、水（xMO•nSiO2•mH2O）．（1）蛇纹石，其化学式为Mg6[Si4O10]（OH）8，用硅酸盐的形式可表示为：6MgO•4SiO2•4H2O，故答案为：6MgO•4SiO2•4H2O；（2）钙长石：CaAl2Si2O8，用硅酸盐的形式可表示为：CaO•Al2O3•2SiO2，故答案为：CaO•Al2O3•2SiO2；（3）石棉，其化学式为CaMg3Si4O12，用硅酸盐的形式可表示为：CaO•3MgO•4SiO2，故答案为：CaO•3MgO•4SiO2；（4）钾长石，其化学式为KAlSi3O8，用硅酸盐的形式可表示为：K2O•Al2O3•6SiO2，故答案为：K2O•Al2O3•6SiO2；（5）玻璃，其化学式为CaNa2SiO4，用硅酸盐的形式可表示为：CaO•Na2O•SiO2，故答案为：CaO•Na2O•SiO2；（6）黏土，其化学式为Al2Si2O5（OH）4，用硅酸盐的形式可表示为：Al2O3•2SiO2•2H2O，故答案为：Al2O3•2SiO2•2H2O．三．解答题（共2小题）19．（2014•杭州一模）白玉的化学式可用Ca x Mg y Si p O22（OH）2表示（也可用Ca、Mg、Si、H的氧化物表示）．（l）取8.10g白玉粉末灼烧至恒重，固体减少了0.18g，则白玉的摩尔质量为810g/mol．（2）另取4.05g白玉粉末加入1mol/L的盐酸l00mL中充分溶解，最终得不溶氧化物2.40g．过滤，将滤液和洗涤液合并后往其中加入足量的铁屑，得到气体336mL（标准状况下）．则①p=8；②白玉的化学式（用氧化物的形式）表示为2CaO•5MgO•8SiO2•H2O．【解答】解：（1）白玉粉末灼烧后，质量减少的是水，根据氢原子守恒得白玉和水的关系式，设白玉的摩尔质量为M，Ca x Mg y Si p O22（0H）2﹣﹣H2O1mol 1mol所以M=810g/mol，故答案为：810；（2）①通过题意知，酸过量，所以不溶物是二氧化硅，根据硅原子守恒得白玉与二氧化硅的关系式，Ca x Mg y Si p O22（0H）2﹣﹣pSiO2，1mol pmol1mol：pmol=：解得p=8，故答案为：8；②4.05g白玉的物质的量为n==0.005mol；由FeCl2～H2关系式，得n（FeCl2）=n（H2）==0.015mol；由Cl原子守恒，列方程：2×0.005xmol+2×0.005ymol+2×0.015mol=0.1L×lmol/L；由白玉的相对原子质量为810，列方程：40x+24y+28×8+16×22+17×2=810；联立方程，解得：x=2；y=5白玉的化学式为：Ca2Mg5Si8O22（0H）2，根据化学式改写成相应的氧化物的形式，按照活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、SiO2、H2O的顺序来书写，所以其氧化物形式为：2CaO•5MgO•8SiO2•H2O，故答案为：2CaO•5MgO•8SiO2•H2O．20．（2011秋•盐湖区校级期末）按要求填写下列空白．（1）高岭石一种硅酸盐矿物，其化学式为Al4Si4O10（OH）8，用氧化物的形式表示为2Al2O3•4SiO2•4H2O．（2）除去下列物质中所含杂质（括号内为杂质），写出除去杂质的试剂．①Fe2O3（Al2O3）NaOH溶液②NO（NO2）H2O③SO2（HCl）饱和亚硫酸氢钠溶液④FeCl2（FeCl3）铁粉（3）为鉴定硅产品中是否含有微量铁单质，将硅产品用稀盐酸溶解，取上层清液后需要加入的试剂是ac（填字母代号）a．氯水b．NaOH溶液c．KSCN溶液d．Na2SO3溶液（4）取A、B两份物质的量浓度相等的NaOH溶液，体积均为50mL，分别向其中通入一定量的CO2后，再分别稀释为100mL．在稀释后的溶液中分别逐滴加入0.1mol•L﹣1的盐酸，产生的CO2的体积（标准状况）与所加盐酸的体积关系如图所示：①A曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为NaOH 和Na2CO3②B曲线表明，原NaOH溶液通入CO2后，所得溶液中的溶质的化学式为Na2CO3 和NaHCO3③原NaOH溶液的物质的量浓度是0.15mol/L．。
二氧化硅化学式
二氧化硅化学式二氧化硅，分子式为SiO2，是一种无机物质，主要成分是硅和氧元素。
它在自然界和工业生产中都是非常常见的物质，具有广泛的应用。
在自然界中，二氧化硅可以是石英、石英砂、条纹石、莫来石等矿物的成分。
在工业生产中，它被广泛应用于玻璃、陶瓷、水泥、涂料、塑料等领域。
下面将详细介绍二氧化硅的化学式、结构、性质及应用。
1. 化学式与结构二氧化硅的化学式为SiO2，是一种简单的氧化物，由一个硅原子和两个氧原子组成。
在化学反应中，它可以参与红ox反应和酸碱反应。
二氧化硅的分子结构是四面体，硅原子处于四面体的中心，四面体的四个顶点分别连接着四个氧原子。
硅-氧化合物中，硅原子呈四价，氧原子呈二价，它们通过共价键连接起来，形成了硅氧三维网络结构。
在二氧化硅中，每个硅原子周围连接着四个氧原子，每个氧原子分别与两个硅原子形成双键。
2. 性质二氧化硅是一种白色粉末或无色透明晶体，无味无臭，具有很高的耐热性、耐腐蚀性和化学稳定性。
它的密度为2.2-2.65g/cm3，熔点为1600℃，沸点为2230℃。
在常温下，二氧化硅极难被溶解于水，但可以被HF、NaOH、KOH等强碱和氢氟酸等强酸侵蚀。
二氧化硅的物理性质和化学性质与其结构有很大关系。
由于它的分子结构具有很高的稳定性，硅氧键可以说是全电子键，所以它的化学性质不如其他硅化合物来的活泼。
但在高温下，其化学性质会发生变化。
在二氧化硅加热至1600℃以上时，它会发生酸碱中和反应，使其性质发生变化。
同时，在氧气存在下，二氧化硅也会发生氧化还原反应，形成硅酸和二氧化硅。
3. 应用二氧化硅是工业上的重要原料，在广泛的领域中有着重要的用途和应用。
下面是它的主要应用：1) 玻璃制造：玻璃制造是二氧化硅最广泛的应用之一。
二氧化硅是玻璃的主要原料，占玻璃质量的60%-70%。
它用于制造各种玻璃，包括平板玻璃、曲面玻璃、瓶子、玻璃纤维、光纤等。
2) 陶瓷制造：二氧化硅也是陶瓷制造的重要材料，可用于制造高级陶瓷、细陶、瓷砖和陶瓷工艺品等。
二氧化硅结晶
二氧化硅结晶二氧化硅（SiO2）是一种晶体结构的化合物，由硅和氧原子组成。
它是地壳中最常见的化合物之一，也是许多天然矿物和岩石的主要成分。
在自然界中，二氧化硅以多种形式存在，包括石英、石英砂、玻璃等。
它在工业和科学领域中具有广泛的应用。
二氧化硅结晶具有许多独特的性质和特点。
首先，它具有高熔点和高热稳定性，可以在高温下保持其结构稳定性。
这使得二氧化硅在高温环境下可以起到绝缘和保护的作用。
其次，它具有很高的硬度和抗磨损性，使其成为高性能陶瓷和磨料的理想材料。
此外，二氧化硅结晶还具有良好的光学性能，如透明度和折射率，使其在光学器件和光纤通信中得到广泛应用。
二氧化硅结晶的制备方法有多种。
其中一种常用的方法是通过高温熔融法。
首先，将硅源和氧源混合在一起，然后加热至高温，使其熔化并形成液体。
接着，将液体二氧化硅缓慢冷却，使其结晶形成晶体。
这种方法可以得到高纯度和大尺寸的二氧化硅结晶。
另一种制备二氧化硅结晶的方法是溶胶-凝胶法。
首先，将硅源和溶剂混合在一起，形成溶胶。
然后，通过加入凝胶剂或调节溶剂条件，使溶胶逐渐凝胶并形成凝胶。
最后，将凝胶进行干燥和热处理，使其形成二氧化硅结晶。
这种方法可以制备出具有高比表面积和较小尺寸的二氧化硅结晶，常用于制备催化剂和吸附剂等材料。
二氧化硅结晶具有多种应用。
首先，它被广泛用于制备陶瓷材料。
由于其高硬度和耐磨损性，二氧化硅结晶可以用于制备具有高强度和耐高温性能的陶瓷制品，如陶瓷刀具、陶瓷轴承等。
其次，二氧化硅结晶在电子和光电子领域中也有重要应用。
由于其良好的光学性能，二氧化硅结晶可以用于制备光学器件，如光纤、光学玻璃等。
此外，二氧化硅结晶还可以用作电子器件的绝缘材料和电子封装材料。
此外，二氧化硅结晶还可以用于制备催化剂、吸附剂和分离膜等材料，用于环境保护和化学工业。
二氧化硅结晶是一种重要的化合物，具有广泛的应用。
通过不同的制备方法可以得到具有不同性质和形态的二氧化硅结晶，以满足不同领域的需求。
二氧化硅的性质和用途
二氧化硅的性质和用途性质：二氧化硅（SiO2）是一种无机化合物，也被称为二氧化硅或二氧化矽。
它是最常见的硅化合物之一，是一种无色、无味的固体。
二氧化硅存在多种结晶形态，其中最常见的是石英和水晶。
二氧化硅的晶鞣相关于其结晶形态，晶体形态可以是透明、乳白色或浅粉红色。
二氧化硅具有高熔点和高热稳定性，也是一种绝缘体。
二氧化硅是一种无毒、环境友好的材料，它在常温下不溶于水或大多数溶剂。
然而，如果二氧化硅与碱或氢氟酸等强酸接触，则会发生反应。
用途：1.建筑材料：二氧化硅在建筑业中具有广泛的应用。
它可以用作砂浆和混凝土的原料，以增加强度和耐久性。
此外，二氧化硅也常用于涂料、涂层和保温材料中。
2.光学应用：二氧化硅的透明性使其在光学器件中具有广泛的应用。
石英和水晶是优质的光学材料，可制作光纤、光学透镜和窗户等。
3.电子器件：由于二氧化硅具有良好的绝缘性能和稳定性，因此广泛用于电子器件的制造过程中。
它常用于制造电路板、电子元件和半导体设备。
4.化妆品和医药领域：二氧化硅被广泛应用于化妆品和医药领域。
它可以作为防晒剂、化妆品填料和药物输送系统的成分。
5.耐火材料：二氧化硅的高熔点和稳定性使其成为耐火材料的理想选择。
它可以添加到陶瓷、玻璃和耐火材料中，以提高耐火性能。
6.食品行业：二氧化硅在食品行业中被用作增稠剂、抗结剂和防潮剂。
它可以改善食品的质地和保存性能。
7.润滑剂：二氧化硅可以用作润滑剂的一部分，用于减少摩擦和磨损。
它可以添加到润滑脂和油中，以提高润滑效果。
8.环境保护：二氧化硅也可以用于环境保护领域。
它可以作为吸附剂，用于去除水中的污染物和废水处理。
总结：二氧化硅是一种多功能的材料，具有广泛的应用领域。
它在建筑、光学、电子、化妆品、医药、耐火材料、食品、润滑剂和环境保护等方面发挥着重要作用。
二氧化硅的特性，如高熔点、稳定性和绝缘性，使其成为许多行业中不可或缺的材料。
随着科学技术的不断发展，二氧化硅的应用领域将不断扩大，其重要性将得到进一步的认识与发展。
SiO2的结构和性质
SiO2的结构和性质订阅字号2010-05-03 21:31:25| 分类：微电子材料| 标签：sio2psg氧化原子薄膜|（氧化硅的结构怎样？为什么SiO2能够用作为B、P、Sb、As等杂质扩散的掩蔽膜？）原创作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)氧化硅（SiO2）有晶体与非晶体之分，例如水晶（石英）就是一种晶态氧化硅，而硅片上热生长的氧化膜则为非晶态氧化硅。
晶态氧化硅中的原子分布具有长程有序性；非晶态氧化硅中的原子分布也具有一定的有序性，但只是短程有序性。
在Si表面上制备氧化硅薄膜的方法有许多种，例如：热生长法；CVD（化学气相淀积）法，如烷氧基硅烷（如正硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]，TEOS）的热分解（或热解氧化）淀积法；PVD（物理气相淀积）法等。
（1）SiO2的一般性质：原子密度= 2.3×1022 cm-3；晶体密度= 2.27 g-cm-3；熔点≈1700 oC；比热Cp =1.0 J/g-oC；热导率= 0.014 W/cm-K；热膨胀系数（ΔL/LΔT）=0.5×10-6 [1/oC]（比Si和GaAs的都小）；禁带宽度Eg≈8eV；电阻率> 1016 Ω-cm（为绝缘体）；击穿电场≈600 V/μm。
（2）SiO2的结构：氧化硅中的基本化学键是Si-O键（含有50 %的共价键和50 %的离子键）。
氧化硅中原子排列的基本结构是一种Si-O键构成的正四面体，即每一个Si离子的周围有4个按正四面体分布的O离子（Si离子中心与O离子中心之间的距离为1.6?，O离子与O离子中心之间的距离为2.27?）。
然后，这种Si-O正四面体通过顶角的O离子而规则地连接起来形成网络式的结构，即构成晶态氧化硅。
否则，若这些Si-O正四面体的连接不是很规则，即形成具有一些错乱的网络式结构，则为非晶态氧化硅。
显然，在氧化硅中存在许多由多个Si-O正四面体包围而成的空洞（网络中间的空洞），这些空洞的体积都比较大。
二氧化硅物理及化学性质
可以认为，SiO2 与其说是原子晶体，却更近似于 离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过 渡。
0c60f2e 二氧化硅
精品
精品
短的有序结构，它的结构可认为是 4 个氧原子位于 四面体的顶点上。多面体中心是一个硅原子。这样， 每 4 个氧原子近似共价键合到硅原子，满足了硅的 化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部 分，则氧的化合价也被满足，结果就成了称为石英 的规则的晶体结构。在熔融石英中，某些氧原子，
0c60f2e 二氧化硅
精品
酸氧通性： 二氧化硅与碱性氧化物 SiO2＋CaO=（高温）CaSiO3 二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液：
0c60f2e 二氧化硅
精品
SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O
（盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞的 原因）
在高温下，二氧化硅能被碳、镁、铝还原：
精品
铁、型砂、单质硅等。
物理性质
二氧化硅又称硅石，化学式 SiO2。自然界中 存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。
沙状二氧化硅
0c60f2e 二氧化硅
精品
结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石英、鳞 石英和方石英三种。纯石英为无色晶体，大而透明 棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有 不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是 细小的石英晶体，有黄砂(较多的铁杂质)和白砂 (杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中，硅原子的 4
0c60f2e 二氧化硅
精品
个价电子与 4 个氧原子形成 4 个共价键，硅原子位 于正四面体的中心，4 个氧原子位于正四面体的 4 个顶角上，整个晶体是一个巨型分子，SiO2 是表 示组成的最简式不表示单个二氧化硅分子，仅是表 示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。
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SiO2的结构和性质
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字号2010-05-03 21:31:25| 分类：微电子材料| 标签：sio2psg氧化原子薄膜|（氧化硅的结构怎样？为什么SiO2能够用作为B、P、Sb、As等杂质扩散的掩蔽膜？）
原创作者：Xie M. X. (UESTC，成都市)
氧化硅（SiO2）有晶体与非晶体之分，例如水晶（石英）就是一种晶态氧化硅，而硅片上热生长的氧化膜则为非晶态氧化硅。
晶态氧化硅中的原子分布具有长程有序性；非晶态氧化硅中的原子分布也具有一定的有序性，但只是短程有序性。
在Si表面上制备氧化硅薄膜的方法有许多种，例如：热生长法；CVD（化学气相淀积）法，如烷氧基硅烷（如正硅酸乙酯[Si(OC2H5)4]，TEOS）的热分解（或热解氧化）淀积法；PVD（物理气相淀积）法等。
（1）SiO2的一般性质：
原子密度= 2.3×1022 cm-3；晶体密度= 2.27 g-cm-3；熔点≈1700 oC；比热Cp =1.0 J/g-oC；热导率= 0.014 W/cm-K；热膨胀系数（ΔL/LΔT）=0.5×10-6 [1/oC]（比Si和GaAs的都小）；禁带宽度Eg≈8eV；电阻率> 1016 Ω-cm（为绝缘体）；击穿电场≈600 V/μm。
（2）SiO2的结构：
氧化硅中的基本化学键是Si-O键（含有50 %的共价键和50 %的离子键）。
氧化硅中原子排列的基本结构是一种Si-O键构成的正四面体，即每一个Si离子的周围有4个按正四面体分布的O离子（Si离子中心与O离子中心之间的距离为1.6?，O离子与O离子中心之间的距离为2.27?）。
然后，这种Si-O正四面体通过顶角的O离子而规则地连接起来形成网络式的结构，即构成晶态氧化硅。
否则，若这些Si-O正四面体的连接不是很规则，即形成具有一些错乱的网络式结构，则为非晶态氧化硅。
显然，在氧化硅中存在许多由多个Si-O正四面体包围而成的空洞（网络中间的空洞），这些空洞的体积都比较大。
实际上，Si-O分子本身所占据整个的体积较小，只有43%，而大部分都是空洞。
因此，氧化硅的比重较小，晶态氧化硅的为2.65g/cm3，非晶态氧化硅的为2.21g/cm3。
也因此，氧化硅比较容易地能够让半径较小的H、Na、K、Ca、Ba等杂质原子进入到其网络结构中（处在空洞里），并且这些杂原子在网络结构中的扩散也较容易，这种杂质往往称为网络改变剂。
在SiO2中掺入B、P、Sb、As、Al等杂质原子时，即可形成磷硅玻璃（PSG）、硼硅玻璃（BSG）等。
掺入的这些杂质原子，在SiO2结构中往往取代Si-O正四面体中心的Si，形成带电的缺陷，这些杂质原子常称为网络形成剂。
由于这种杂质原子在网络中的位置稳定，故在SiO2中的扩散速度较慢，所以氧化硅薄膜可用作为热扩散工艺中的掩蔽膜，以阻止B、P、Sb、As等这些杂质原子的扩散。
由Si和SiO2的比重可以求出每一克分子的Si和SiO2的体积分别为12.06cm3/mole和27.18cm3/mole，则每一克分子的Si薄膜和SiO2薄膜的厚度之比为0.44，这就是说，若要生长100nm的SiO2薄膜，那么只需要消耗44nm的Si即可。
（3）Si/SiO2界面的性质：
一般，Si/SiO2界面处的界面态密度≤1010cm2。
这些界面态往往是由于氧化不完全等之故，使得在界面的30?范围内存在许多Si原子的悬挂键（即未与氧原子结合的价键——带正电荷的中心）所造成的。
为了减少这种悬挂键，可以通过氢气退火，让一些氢原子进入到界面、并与悬挂键形成Si-H键（中性）来实现；不过，这些Si-H键的离解能较小，约为0.3 eV。
Si/SiO2界面处的势垒高度与半导体型号有关：对n型半导体的电子，势垒高度约为3.2eV；对p型半导体的空穴，势垒高度约为4.9 eV。
（4）磷硅玻璃（PSG）薄膜的性质：
①磷硅玻璃（PSG）的成分为P2O5+ SiO2。
②PSG中的氧负电中心对Na离子有提取、固定和阻挡作用，故可用作芯片的最后钝化膜。
但为了避免SiO2膜中偶极子的极化效应以及潮解所引起的器件不稳定和Al条被腐蚀等弊病，应该控制SiO2膜中P2O5的含量<5%，或者在PSG膜上再淀积一层SiO2、成为[SiO2-PSG-SiO2]复合膜来使用。
③PSG的热膨胀系数随着P2O5成分的增大而增大，利用这种特性即可实现PSG与半导体的良好热匹配。
例如：
P2O5含量≈15%的PSG可与硅有很好的热匹配性；P2O5含量≈20%~24%的PSG可与GaAs能很好热匹配。
因此，可在半导体表面上直接淀积成分适当的较厚的PSG薄膜来进行钝化。
④PSG可以阻挡Zn和Sn等杂质的扩散（而SiO2薄膜则否），则PSG可用作为GaAs的扩散掩蔽膜、注入掩蔽膜或包覆层。
⑤PSG在1000oC~1100oC的中性或氧化性气氛中加热时，会变软和回熔，并产生一层平滑的几何外形，这有利
于随后的金属布线。
作为这种用途的PSG，其中的P2O5含量可偏高到6% ~8%（P2O5含量低时不易软化和流动）；包含有B的PSG（B3%，P5%），在900 oC左右就会软化.。