Question

1．氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，實驗室可依據(jù)反應3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl模擬工業(yè)制備氮化硅．


（1）甲組同學依據(jù)下列裝置制備NH₃；
①圓底燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為CaO+NH₃•H₂O=Ca（OH）₂+NH₃↑．
②B中盛放的試劑為堿石灰．
（2）乙組同學擬利用甲組的A、B裝置及下列裝置如圖1合成氮化硅：
①實驗中必須控制氨氣的流量，氨氣過多，在尾氣口可觀察到的現(xiàn)象是有白煙產(chǎn)生．
②已知SiCl₄的沸點為57.6℃，水浴加熱溫度控制在稍高于57.6℃的好處是既能使SiCl₄沸騰，又能防止溫度過高導致利用率降低．
③尾氣的吸收裝置如圖2可選擇ab（填字母）．
（3）丙組同學擬設計實驗證明下列物質(zhì)的性質(zhì)，請寫出設計方案的要點．
①四氯化硅常溫下極易水解在盛水的燒杯中滴入幾滴四氯化硅，觀察到有白霧產(chǎn)生或有白色沉淀產(chǎn)生．
②氮化硅能溶于氫氟酸不溶于硫酸在一支普通試管中加入少量Si₃N₄，向其中滴入硫酸，觀察到固體不溶解，在另一支塑料試管中加入少量Si₃N₄，向其中滴入氫氟酸，觀察到固體溶解．

Answer 1

分析 本題是利用氧化鈣和氨水制得的少量氨氣經(jīng)堿石灰干燥后，將生成的氨氣和SiCl₄一起在高溫下發(fā)生反應：3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl，可制得Si₃N₄，因氯化氫極易溶解于水，含氯化氫的尾氣處理時要選擇防倒吸裝置，據(jù)此分析解題；
（1）①CaO可水反應生成氫氧化鈣，同時放熱，促進氨氣揮發(fā)，利用此原理可制得少量氨氣；
②氨氣的水溶液顯堿性，易與酸反應生成鹽，則干燥氨氣通常選擇堿性固體；
（2）①反應中生成氯化氫，過量的氨氣遇氯化氫現(xiàn)象是白煙；
②水浴加熱的好處是易控制溫度，避免溫度過高四氯化硅氣流速度過快，反應不充分，反應物利用率降低；
③反應尾氣主要是氯化氫氣體，此氣體極遏易溶解于水，選擇的尾氣處理裝置應有防倒吸功能；
（3）①四氯化硅極易水解，水解產(chǎn)物為氯化氫和硅酸，可根據(jù)水解產(chǎn)物設計并判斷；
②可在盛放少量氮化硅的容器中分別滴加氫氟酸和硫酸，根據(jù)現(xiàn)象判斷即可，特別注意氫氟酸能腐蝕玻璃，因此滴加氫氟酸的容器只能要塑料容器，不能用玻璃燒杯或試管．

解答 解：本題是利用氧化鈣和氨水制得的少量氨氣經(jīng)堿石灰干燥后，將生成的氨氣和SiCl₄一起在高溫下發(fā)生反應：3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl，可制得Si₃N₄，因氯化氫極易溶解于水，含氯化氫的尾氣處理時要選擇防倒吸裝置，據(jù)此分析解題；
（1）①利用氧化鈣和氨水反應制少量氨氣，發(fā)生反應的化學方程式為CaO+NH₃•H₂O=Ca（OH）₂+NH₃↑，故答案為：CaO+NH₃•H₂O=Ca（OH）₂+NH₃↑；②氨氣的干燥通常選擇堿石灰，故答案為：堿石灰；
（2）①在生成氮化硅的同時得到副產(chǎn)物氯化氫，過量氨氣和氯化氫反應生成氯化銨，現(xiàn)象是有白煙產(chǎn)生，故答案為：有白煙產(chǎn)生；
①為既能使SiCl₄沸騰，又能防止溫度過高導致利用率降低通常使用水浴加熱的方式，故答案為：既能使SiCl₄沸騰，又能防止溫度過高導致利用率降低；
②可供選擇的尾氣處理裝置，其中a、b有防倒吸功能，可用來吸收含有氯化氫的尾氣，故答案為：ab；
（3）①在盛水的燒杯中滴入幾滴四氯化硅，觀察到有白霧產(chǎn)生或有白色沉淀產(chǎn)生由此可推斷四氯化硅極易水解，故答案為：在盛水的燒杯中滴入幾滴四氯化硅，觀察到有白霧產(chǎn)生可有白色沉淀產(chǎn)生；
②為難氮化硅能否溶解于氫氟酸和硫酸，同時結(jié)合氫氟酸能腐蝕玻璃的特性，可在一支普通試管中加入少量Si₃N₄，向其中滴入硫酸，觀察到固體不溶解，在另一支塑料試管中加入少量Si₃N₄，向其中滴入氫氟酸，觀察到固體溶解；故答案為：在一支普通試管中加入少量Si₃N₄，向其中滴入硫酸，觀察到固體不溶解，在另一支塑料試管中加入少量Si₃N₄，向其中滴入氫氟酸，觀察到固體溶解．

點評 本題以制備氮化硅為載體，考查實驗的設計與評價，涉及氨氣的制取與干燥、氯化氫氣體的溶解及四氯化硅的水解等，屬基礎考查，難度適中，建議重視實驗的基本操作和反應原理的復習．