Question

氮化硅（Si₃N₄)是一种非氧化物高温结构陶瓷材料，能耐高温、耐摩擦，在工业上用途广泛。粉末状的Si₃N₄可以由四氯化硅的蒸气和氨气混合反应制取。粉末状的Si₃N₄对空气和水都不稳定，但是，将粉末状的Si₃N₄和适量的MgO在230×1.01×10⁵ Pa和185 ℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密，且对空气和水都相当稳定的固体材料。

（1）氮化硅晶体属于（    ）

A.原子晶体           B.分子晶体             C.金属晶体           D.离子晶体

（2）写出由四氯化硅和氨气反应制备Si₃N₄的化学方程式：__________________________。

（3）分别写出粉末状的Si₃N₄和水及氧气反应的化学方程式：________________________，__________________________________。

（4）为什么结构紧密的Si₃N₄固体不再受水和氧气的侵蚀？________________________。

Answer 1

（1）A  （2）3SiCl₄+4NH₃====Si₃N₄+12HCl

(3)Si₃N₄+6H₂O====3SiO₂+4NH₃↑

Si₃N₄+3O₂====3SiO₂+2N₂

(4)Si₃N₄和MgO在密闭容器中热处理后，在Si₃N₄固体表面形成了一层SiO₂保护层，阻止了Si₃N₄受空气中的氧气和水的侵蚀

解析：应通过共价键的变化来理解可发生的反应。SiCl₄与NH₃反应生成Si₃N₄,同时应该有HCl产生；由于Si—N键的键能小于Si—O键的键能，Si₃N₄与H₂O反应时，Si—N 键要向Si—O键转化，生成SiO₂的同时应该有NH₃生成；同样Si₃N₄与O₂、MgO反应时，产物分别为SiO₂和N₂、SiO₂和Mg₃N₂(6MgO+Si₃N₄====3SiO₂+2Mg₃N₂)。