题目内容
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气的混合物反应制取．粉末状Si3N4对空气和水都不稳定，粉末状Si3N4遇水能生成一种有刺激性气味、常用作制冷剂的气体和一种难溶性的酸；粉末状Si3N4与空气接触能产生N2和另外一种物质．但是，将粉末状Si3N4和适量MgO(难熔)在1.01×105 Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料．
(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Si3N4不再受H2O和O2的侵蚀？________．
解析：
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答案：(1)3SiCl4＋4NH3 (2)Si3N4＋9H2O (3)因为在加热条件下Si3N4颗粒表面生成了SiO2，与MgO一起形成致密的氧化物保护膜 解析：(1)用SiCl4和NH3制备Si3N4，由题意可知，二者发生复分解反应，因此另一产物为HCl．(2)由题意可知，Si3N4和H2O反应生成了氨气和硅酸，反应式为：Si3N4＋9H2O |
Si3N4＋12HCl
(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 。
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时间/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
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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 |
— |
— |
— |