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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185 ℃的密闭容器中热处理，可以得到表面结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体高温结构材料。

(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。


练习册系列答案
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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气的混合物反应制取．粉末状Si3N4对空气和水都不稳定，粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用做制冷剂的气体和一种难溶性的酸；粉末状Si3N4与空气接触能产生N2和另外一种物质．但是，将粉末状Si3N4和适量MgO（难熔）在230℃1.01×105Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料．
（1）写出由SiCl4和NH3制备Si3N4的反应方程式：
3SiCl4+4NH3═Si3N4+12HCl
3SiCl4+4NH3═Si3N4+12HCl
．
（2）分别写出粉末状Si3N4和H2O及O2反应的方程式：
Si3N4+9H2O═3H2SiO3+4NH3
Si3N4+9H2O═3H2SiO3+4NH3
；
Si3N4+3O2═3SiO2+2N2
Si3N4+3O2═3SiO2+2N2
．
（3）为什么结构紧密的固体Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀？
硅在材料王国中具有举足轻重的位置．请解答下列试题：
（1）硅的制备方法是制约太阳能发展的瓶颈，硅的制备原料是石英砂，石英与焦炭在高温电炉中反应可以制得硅．该反应的化学方程式是
 
，该反应的气体产物是一氧化碳，不是二氧化碳，其原因是
 
．
（2）氮化硅Si3N4是一种高温结构材料，粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取．粉末状Si3N4对空气和水都不稳定．但将粉末状的Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×l05Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料，同时还得到对水不稳定的Mg3N2．
①写出由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学反应方程式
 
；
②现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，使生成的Si3N4沉积在石墨表面可得较高纯度的氮化硅，该制造方法称为：
 
；反应的化学方程式为
 
；该法还可制造金刚石薄膜，反应的化学方程式为
 
．
③在Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185℃的密闭容器中热处理的过程中，除生成Mg3N2外，还可能生成
 
物质．热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是
 
．
(1)用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：

①光导纤维的主要成分是______________；

②目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是_____________________。

(2)氮化硅Si3N4是一种高温结构材料，粉末状态的Si3N4可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。粉末状Si3N4对空气和水都不稳定。但将粉末状的Si3N4和适?量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185℃?的密闭容器中热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料，同时还得到对水不稳定的Mg3N2。

①经过热处理的Si3N4,其晶体类型为___________________________________；

②写出由SiCl4和NH3反应制取Si3N4的化学反应方程式：____________________________；

③Si3N4和适量氧化镁在230×1.01×105 Pa和185℃的密闭容器中热处理的过程中，除生成Mg3N2外，还可能生成_______物质。热处理后除去MgO和Mg3N2的方法是______________。

(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             。

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

—

—

—

 

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