Question

【题目】氮化硅(Si3N4)是一种优良的高温结构陶瓷，在工业生产和科技领域中有重要用途。

Ⅰ.工业上有多种方法来制备氮化硅，下面是几种常见的方法：

（1）方法一 直接氮化法：在1300～1400 ℃时，高纯粉状硅与纯氮气化合，其反应方程式为3Si＋2N2Si3N4

（2）方法二 可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应，并在600 T的加热基板上生成氮化硅膜,其反应方程式为___________________。

（3）方法三 化学气相沉积法：在高温条件下利用四氯化硅气体、纯氮气、氢气反应生成氮化硅和HCl，与方法一相比，用此法制得的氮化硅纯度较高，其原因是___________________。

（4）方法四 Si(NH2)4热分解法：先用四氯化硅与氨气反应生成Si(NH2)4和一种气体__________________(填分子式)；然后使Si(NH2)4受热分解，分解后的另一种产物的分子式为_________________。

Ⅱ.工业上制取高纯硅和四氯化硅的生产流程如下：

已知：X、高纯硅、原料B的主要成分都可与Z反应，Y与X在光照或点燃条件下可反应，Z的焰色呈黄色。

（1）写出焦炭与原料B中的主要成分反应的化学方程式：__________________

（2）上述生产流程中电解A的水溶液时，以Cu为阳极电解A的水溶液电解反应方程式为 。

Answer 1

【答案】

Ⅰ.（2）方法二：3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2

（3）方法三：方法一所得到的产品中混有单质硅(或方法二除产品是固体外，其他物质均为气体)

（4）方法四：HCl、NH3

Ⅱ.（1）SiO2＋2CSi＋2CO↑

（2）Cu+2H2O=H2↑＋Cu(OH)2

【解析】

试题分析：I、（2）方法二 可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定条件下反应，并在600 T的加热基板上生成氮化硅膜,其反应方程式为3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2[，故答案为：3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2[；

方法三：方法一所得到的产品中混有单质硅，而方法二除产品是固体，其他物质均为气体，故方法二得到氮化硅纯度较高；故答案为：方法一所得到的产品中混有单质硅，而方法二除产品是固体，其他物质均为气体；

方法四：依据化学反应中原子个数守恒可知四氯化硅与氨气反应：3SiCl4+4NH3=Si3N4+12HCl，依据化学反应中原子个数守恒可知3Si(NH2)4Si3N4+8NH3 ，故答案为：HCl；NH3．

Ⅱ、原料B与碳得到粗产品与X反应，生成SiCl4，则X为氯气，原料B与碳得到粗产品为Si，故B为SiO2．Y与氯气在光照或点燃条件下可反应，且与SiCl4反应得到高纯度Si，则Y为氢气．Z的焰色呈黄色，含有Na元素，电解A得到氢气、氯气与Z，则Z为NaOH、A为NaCl。

（1）焦炭具有还原性，与SiO2发生氧化还原反应，生成Si与CO，反应方程式为：SiO2+2CSi+2CO↑，故答案为：SiO2+2CSi+2CO↑；

（2）Cu为阳极电解NaCl的水溶液开始一段时间，阳极Cu放电生成铜离子，阳极电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，阴极水放电生成氢气与氢氧根离子，阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电解反应方程式为Cu+2H2O=H2↑＋Cu(OH)2，故答案为：Cu+2H2O=H2↑＋Cu(OH)2。