Question

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及O₂反应的方程式。

(3)为什么结构紧密的固体不再受H₂O和O₂的侵蚀？

Answer 1

解析：本题考查了逻辑推理能力。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MgO在密闭容器中热处理时，Si₃N₄固体表面会有SiO₂生成。

答案：(1)3SiCl₄+4NH₃Si₃N₄+12HCl

(2)Si₃N₄+6H₂O3SiO₂+4NH₃↑

Si₃N₄+3O₂3SiO₂+2N₂

(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。