Question

(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写出由SiCl₄和NH₃反应制取Si₃N₄的化学反应方程式________________。?

②Si₃N₄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__________。

Answer 1

解析：本题主要考查硅及其化合物在高科技产品中的具体应用。(1)光导纤维的主要成分为SiO₂，应用于太阳能电池中光电转化的材料是半导体硅。(2)经热处理的Si₃N₄结构十分紧密，对空气、H₂O都相当稳定，则其晶体类型为原子晶体。另SiCl₄与NH₃反应的产物之一为Si₃N₄，根据元素守恒可知另一产物为HCl，方程式为：3SiCl₄+4NH₃Si₃N₄+12HCl。由已知Si₃N₄和MgO反应的产物之一为Mg₃N₂，显然生成的其他物质可能为含有Si、O两种元素的SiO₂，也可能为含Mg、Si、O三种元素的MgSiO₃。由于Mg₃N₂对水不稳定，而MgO可与稀酸反应，故可利用加入稀盐酸或稀H₂SO₄的方法除去MgO和Mg₃N₂。反应为MgO+2HClMgCl₂+H₂O，Mg₃N₂+8HCl3MgCl₂+2NH₄Cl。?

答案： (1)①SiO₂　②Si　(2)①3SiCl₄+4NH₃Si₃N₄+12HCl　② SiO₂(或MgSiO₃)　加足量稀盐酸过滤