题目内容
(12分) 氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外),是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:![]()
(1)净化N2和H2时,铜屑的作用是: ;硅胶的作用是 。
(2)在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度: ;体系中要通入适量的氢气是为了 。
(3)X可能是 (选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(4)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源,直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应),该反应的化学方程式为: 。
(1)除去原料气中的氧气(2分);除去生成的水蒸气(2分)。
(2)这是放热反应,防止局部过热,导致硅熔化熔合成团,阻碍与N2的接触(2分);
将体系中的氧气转化为水蒸气,而易被除去(若答将整个体系中空气排尽也可得分)(2分)。
(3)硝酸(2分) (4)9Si+4NaN3
3Si3N4 +4Na↑(2分)
解析
(10分)硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题:
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷
还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下: ![]()
①写出由纯
制备高纯硅的化学方程式: 。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。
遇水剧烈反应生成
、HCl和另一种物质,配平后的化学反应方程式为? ;
还原
过程中若混入
可能引起的后果是? 。
(2)下列有关硅材料的说法正确的是? (填字母)。
| A.碳化硅化学性质稳定,可用于生产耐高温水泥 |
| B.氮化硅硬度大、熔点高,可用于制作高温陶瓷和轴承 |
| C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维 |
| D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高 |
(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入稀硝酸,振荡。写出实验现象并给予解释 。