二氧化硅晶体结构模型

实验目的

认识二氧化硅晶体的结构特点，理解共价晶体的构成微粒和性质。

实验原理

二氧化硅晶体中，每个 Si 原子与 4 个 O 原子形成 4 个 Si—O 共价键，位于正四面体中心；每个 O 原子与 2 个 Si 原子相连，所以 Si 与 O 的原子个数比为 1∶2。这些四面体通过顶点的 O 原子相连，形成空间网状结构。1 mol SiO₂ 中含 4 mol Si—O 键。

实验器材

• Si 原子
• O 原子
• Si—O 共价键
• SiO₄ 正四面体
• 二氧化硅晶体空间网状结构

实验步骤

1. 观察单个 SiO₄ 四面体，找出 Si 原子和 4 个 O 原子的位置。
2. 数一数每个 Si 原子连接的 O 原子数。
3. 数一数每个 O 原子连接的 Si 原子数。
4. 旋转并放大晶体模型，观察四面体如何通过顶点 O 原子相连。
5. 找出模型中的环状结构，体会网状结构的特点。

实验现象与结论

每个 Si 原子连接 4 个 O 原子，每个 O 原子连接 2 个 Si 原子，Si、O 原子个数比为 1∶2。晶体是由共价键形成的空间网状结构，没有独立的 SiO₂ 分子。这样的结构使二氧化硅熔点高、硬度大。

常见问题

SiO2 是分子式吗？

不是。二氧化硅是共价晶体，不含 SiO₂ 分子，SiO₂ 只表示 Si 与 O 原子个数比为 1∶2。

1 mol SiO2 含多少 mol Si—O 键？

每个 Si 原子形成 4 个 Si—O 键，所以 1 mol SiO₂ 含 4 mol Si—O 键。