题目内容
氮化硅(Si3N4)是一种非氧化物高温陶瓷结构材料，粉末状的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取。粉末状Si3N4对空气和水都不稳定。但是，将粉末状Si3N4和适量MgO在230×1.01×105 Pa和(1)写出由SiCl4和NH3制备Si3N4的反应方程式。?
(2)分别写出粉末状Si3N4和H2O、O2反应的方程式。?
(3)为什么结构紧密的固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀？?????
解析：SiCl4与NH3反应生成Si3N4的同时应该有HCl生成。Si3N4与水反应生成SiO2，同时应该有NH3生成。同样，Si3N4与O2反应时，产物应为SiO2和N2。Si3N4与MgO在密闭容器中热处理时，Si3N4固体表面会有SiO2生成。
(3)Si3N4与MgO在密闭容器中经高压、加热处理后，使Si3N4固体表面形成了一层SiO2保护膜，阻止了Si3N4被H2O、O2侵蚀。
(14分)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300-1700oC的氮气流中反应制得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)
Si3N4(s)+6CO(g)
(1)上述反应氧化剂是 ，已知该反应每转移1mole—，放出132.6kJ的热量，该方程式的∆H = 。
(2)能判断该反应(在体积不变的密闭容器中进行)已经达到平衡状态的是 。
A．焦炭的质量不再变化 B．N2和CO速率之比为1:3
C．生成6molCO同时消耗1mol Si3N4 D．混合气体的密度不再变化
(3)该反应的温度控制在1300-1700oC的原因是 。
(4)某温度下，测得该反应中N2和CO各个时刻的浓度如下，则0—20 min内N2的平均
反应速率 ，在平衡混合气体中CO的体积分数是 。
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时间/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
|
N2浓度 /mol·L-1 |
4.00 |
3.70 |
3.50 |
3.36 |
3.26 |
3.18 |
3.10 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
|
CO浓度 /mol·L-1 |
0.00 |
0.90 |
1.50 |
1.92 |
2.22 |
2.46 |
2.70 |
— |
— |
— |