题目内容
氮化硅(Si3N4)是一种非氧化性高温结构陶瓷材料，粉末状Si3N4可以由四氯化硅的蒸气和氨气混合反应制取。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、(1)写出由四氯化硅和氨气制备Si3N4的化学反应方程式：_________________________。
(2)分别写出粉末状Si3N4和水及氧气反应的化学方程式：__________________________。
(3)为什么结构紧密的固体Si3N4不再受水和氧气的侵蚀？
(1)3SiCl4+4NH3
Si3N4+12HCl
(2)Ri3N4+6H2O3SiO2+4NH3↑
Si3N4+3O23SiO2+2N2
(3)Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后，在Si3N4固体表面形成了一层SiO2保护层，阻止了Si3N4受空气中的氧气和水的侵蚀。
解析:(1)SiCl4与NH3反应生成Si3N4的同时有HCl生成。反应的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl。
(2)由于Si—O键比Si—N键牢固，Si3N4与H2O反应时，Si—N键要向Si—O键转化，生成SiO2的同时应该有NH3生成。同样Si3N4与O2反应时，应生成SiO2和N2。化学反应方程式为：Si3N4+6H2O3SiO2+4NH3↑;Si3N4+3O23SiO2+2N2。
(3)Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后使Si3N4固体表面形成一层SiO2保护膜，阻止了Si3N4继续受空气中的氧和水的侵蚀。
(14分)氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300-1700oC的氮气流中反应制得3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)
Si3N4(s)+6CO(g)
(1)上述反应氧化剂是 ，已知该反应每转移1mole—，放出132.6kJ的热量，该方程式的∆H = 。
(2)能判断该反应(在体积不变的密闭容器中进行)已经达到平衡状态的是 。
A．焦炭的质量不再变化 B．N2和CO速率之比为1:3
C．生成6molCO同时消耗1mol Si3N4 D．混合气体的密度不再变化
(3)该反应的温度控制在1300-1700oC的原因是 。
(4)某温度下，测得该反应中N2和CO各个时刻的浓度如下，则0—20 min内N2的平均
反应速率 ，在平衡混合气体中CO的体积分数是 。
|
时间/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
|
N2浓度 /mol·L-1 |
4.00 |
3.70 |
3.50 |
3.36 |
3.26 |
3.18 |
3.10 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
|
CO浓度 /mol·L-1 |
0.00 |
0.90 |
1.50 |
1.92 |
2.22 |
2.46 |
2.70 |
— |
— |
— |