Question

7．氮化硅可用作高溫陶瓷復(fù)合材料，在航天航空、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的用途．由石英砂合成氮化硅粉末的路線圖如圖所示．

其中-NH₂基團(tuán)中各元素的化合價(jià)與NH₃相同．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學(xué)反應(yīng)方程式表示其原因：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O．
（2）圖示①～⑤的變化中，屬于氧化還原反應(yīng)的是①②．
（3）SiCl₄在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，軍事工業(yè)中用于制造煙霧劑．SiCl₄水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為SiCl₄+3H₂O═4HCl↑+H₂SiO₃↓．
（4）在反應(yīng)⑤中，3mol Si（NH₂）₄在高溫下加熱可得1mol氮化硅粉末和8mol A氣體，則氮化硅的化學(xué)式為Si₃N₄．
（5）在高溫下將SiCl₄在B和C兩種氣體的氣氛中，也能反應(yīng)生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A．寫(xiě)出SiCl₄與B和C兩種氣體反應(yīng)的化學(xué)方程式：3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl．

Answer 1

分析 根據(jù)題中反應(yīng)流程可知，石英砂在高溫下被碳還原得到粗硅，粗硅與氯氣反應(yīng)生成粗四氯化硅，精餾后得到較純的四氯化硅，四氯化硅在高溫下與氨反應(yīng)生成四氨基硅，四氨基硅高溫下生成氮化硅，
（1）石英砂主要成分是二氧化硅，二氧化硅與強(qiáng)堿反應(yīng)生成可溶性硅酸鹽；
（2）氧化還原反應(yīng)必須有化合價(jià)的變化，據(jù)此判斷；
（3）SiCl₄在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，說(shuō)明有氯化氫產(chǎn)生，根據(jù)元素守恒可寫(xiě)出反應(yīng)方程式；
（4）依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒判斷氮化硅的化學(xué)式；
（5）根據(jù)質(zhì)量守恒可知四氯化硅和氮?dú)庠跉錃獾臍夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，除生成氮化硅外還有氯化氫生成．’

解答 解：根據(jù)題中反應(yīng)流程可知，石英砂在高溫下被碳還原得到粗硅，粗硅與氯氣反應(yīng)生成粗四氯化硅，精餾后得到較純的四氯化硅，四氯化硅在高溫下與氨反應(yīng)生成四氨基硅，四氨基硅高溫下生成氮化硅，
（1）石英砂主要成分是二氧化硅，二氧化硅與強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶性硅鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
（2）①石英砂到粗硅，硅元素化合價(jià)降低，屬于氧化還原反應(yīng)，故選；
②粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅，硅元素化合價(jià)升高，屬于氧化還原反應(yīng)，故選；
③四氯化硅精餾屬于物理變化，故不選；
④四氯化硅與氨氣反應(yīng)，不存在化合價(jià)的變化，不是氧化還原反應(yīng)，故不選；
⑤Si（NH₂）₄高溫生成氮化硅，沒(méi)有化合價(jià)的變化，不是氧化還原反應(yīng)，故不選；
故選：①②；
（3）SiCl₄在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，說(shuō)明有氯化氫產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為SiCl₄+3H₂O═4HCl↑+H₂SiO₃↓，
故答案為：SiCl₄+3H₂O═4HCl↑+H₂SiO₃↓；
（4）3mol Si（NH₂）₄和在高溫下加熱可得1mol氮化硅粉末和8mol A氣體，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒可知，氮化硅含有4氮原子和3個(gè)硅原子，化學(xué)式：Si₃N₄；
故答案為：Si₃N₄；
（5）四氯化硅和氮?dú)庠跉錃獾臍夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，可得較高純度的氮化硅以及氯化氫，方程式為：3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl，
故答案為：3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了硅及其化合物知識(shí)，熟悉硅及其化合物的化學(xué)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意氧化還原反應(yīng)的判斷依據(jù)：是否有化合價(jià)的變化，題目難度不大．