Question

【題目】氮化硅(Si3N4)是一種優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，在工業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域中有重要用途。

Ⅰ.工業(yè)上有多種方法來制備氮化硅，下面是幾種常見的方法：

（1）方法一 直接氮化法：在1300～1400 ℃時，高純粉狀硅與純氮氣化合，其反應(yīng)方程式為3Si＋2N2Si3N4

（2）方法二 可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應(yīng)，并在600 T的加熱基板上生成氮化硅膜,其反應(yīng)方程式為___________________。

（3）方法三 化學(xué)氣相沉積法：在高溫條件下利用四氯化硅氣體、純氮氣、氫氣反應(yīng)生成氮化硅和HCl，與方法一相比，用此法制得的氮化硅純度較高，其原因是___________________。

（4）方法四 Si(NH2)4熱分解法：先用四氯化硅與氨氣反應(yīng)生成Si(NH2)4和一種氣體__________________(填分子式)；然后使Si(NH2)4受熱分解，分解后的另一種產(chǎn)物的分子式為_________________。

Ⅱ.工業(yè)上制取高純硅和四氯化硅的生產(chǎn)流程如下：

已知：X、高純硅、原料B的主要成分都可與Z反應(yīng)，Y與X在光照或點燃條件下可反應(yīng)，Z的焰色呈黃色。

（1）寫出焦炭與原料B中的主要成分反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________

（2）上述生產(chǎn)流程中電解A的水溶液時，以Cu為陽極電解A的水溶液電解反應(yīng)方程式為 。

Answer 1

【答案】

Ⅰ.（2）方法二：3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2

（3）方法三：方法一所得到的產(chǎn)品中混有單質(zhì)硅(或方法二除產(chǎn)品是固體外，其他物質(zhì)均為氣體)

（4）方法四：HCl、NH3

Ⅱ.（1）SiO2＋2CSi＋2CO↑

（2）Cu+2H2O=H2↑＋Cu(OH)2

【解析】

試題分析：I、（2）方法二 可以用NH3和SiH4(硅烷)在一定條件下反應(yīng)，并在600 T的加熱基板上生成氮化硅膜,其反應(yīng)方程式為3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2[，故答案為：3SiH4＋4NH3Si3N4＋12H2[；

方法三：方法一所得到的產(chǎn)品中混有單質(zhì)硅，而方法二除產(chǎn)品是固體，其他物質(zhì)均為氣體，故方法二得到氮化硅純度較高；故答案為：方法一所得到的產(chǎn)品中混有單質(zhì)硅，而方法二除產(chǎn)品是固體，其他物質(zhì)均為氣體；

方法四：依據(jù)化學(xué)反應(yīng)中原子個數(shù)守恒可知四氯化硅與氨氣反應(yīng)：3SiCl4+4NH3=Si3N4+12HCl，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)中原子個數(shù)守恒可知3Si(NH2)4Si3N4+8NH3 ，故答案為：HCl；NH3．

Ⅱ、原料B與碳得到粗產(chǎn)品與X反應(yīng)，生成SiCl4，則X為氯氣，原料B與碳得到粗產(chǎn)品為Si，故B為SiO2．Y與氯氣在光照或點燃條件下可反應(yīng)，且與SiCl4反應(yīng)得到高純度Si，則Y為氫氣．Z的焰色呈黃色，含有Na元素，電解A得到氫氣、氯氣與Z，則Z為NaOH、A為NaCl。

（1）焦炭具有還原性，與SiO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Si與CO，反應(yīng)方程式為：SiO2+2CSi+2CO↑，故答案為：SiO2+2CSi+2CO↑；

（2）Cu為陽極電解NaCl的水溶液開始一段時間，陽極Cu放電生成銅離子，陽極電極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2+，陰極水放電生成氫氣與氫氧根離子，陰極電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，電解反應(yīng)方程式為Cu+2H2O=H2↑＋Cu(OH)2，故答案為：Cu+2H2O=H2↑＋Cu(OH)2。