Question

9．氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一，氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等．制备氮化硅可将硅粉放在氮气中加热至1000℃左右直接氮化制得，实验室制备氮化硅装置示意图如下：

回答下列问题：
（1）a仪器的名称是分液漏斗
（2）写出NaNO₂和（NH₄）₂SO₄反应制备氮气的化学方程式2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O
（3）装置B的作用是除去氧气（及氮氧化物），装置C的作用是除去水蒸气；
（4）已知氮化硅的化学性质稳定，但常温下易溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀和一种盐，请写出此化学反应方程式：Si₃N₄+4HF+9H₂O=3H₂SiO₃↓+4NH₄F；
（5）实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如右图所示（省略夹持和净化装置）．仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是D

选项	a物质	b物质	c收集的气体	d中的物质
A	浓氨水	NaOH	NH3	H2O
B	浓硫酸	Na2SO3	SO2	澄清石灰水
C	稀硝酸	Fe	NO2	H2O
D	浓盐酸	KMnO4	Cl2	NaOH溶液

Answer 1

分析 （1）a为分液漏斗；
（2）NaNO₂和（NH₄）₂SO₄反应生成氮气、硫酸钠与水，配平书写方程式；
（3）装置内含有氧气、反应生成的气体中可能含有氮的氧化物，装置B除去氧气（及氮氧化物）、C干燥氮气；
（4）氮化硅溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀为硅酸，根据元素守恒确定另一种产物；
（5）A．氨气密度比空气小；
B．澄清石灰水浓度较小；
C．铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，一氧化氮难溶于水；
D．浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯气．

解答 解：（1）由图中仪器结构可知，a为分液漏斗，故答案为：分液漏斗；
（2）NaNO₂和（NH₄）₂SO₄反应生成氮气、硫酸钠与水，配平后方程式为：2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O，故答案为：2NaNO₂+（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2N₂↑+Na₂SO₄+4H₂O；
（3）装置内含有氧气、反应生成的气体中可能含有氮的氧化物，装置B除去氧气（及氮氧化物）、C干燥氮气，防止对D装置反应的影响，故答案为：除去氧气（及氮氧化物）；除去水蒸气；
（4）氮化硅溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀为硅酸，元素守恒确定另一种产物为NH₄F，则反应的方程式为：Si₃N₄+4HF+9H₂O=3H₂SiO₃↓+4NH₄F；
故答案为：Si₃N₄+4HF+9H₂O=3H₂SiO₃↓+4NH₄F；
（5）A．氨气密度比空气小，集气瓶中导管应短进长出，故A错误；
B．澄清石灰水浓度较小，不能用来处理尾气，故B错误；
C．铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，一氧化氮难溶于水，不能用溶液吸收，故C错误；
D．浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯气，氯气可用氢氧化钠吸收，故D正确；
故选D．

点评 本题考查了制备方案设计，题目难度中等，侧重于考查学生的实验探究能力，注意把握硅及其化合物的性质，明确实验目的和实验原理是解题的关键．