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(lái)制備氮化硅,下面是幾種常見(jiàn)的方法:

方法一 直接氮化法:在1 300~1 400 ℃時(shí),高純粉狀硅與純氮?dú)饣,其反?yīng)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。

方法二 化學(xué)氣相沉積法:在高溫條件下利用四氯化硅氣體、純氮?dú)、氫氣反?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________________________________________________________________________。

方法三 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_(kāi)___________________。

Ⅱ.(1)氮化硅抗腐蝕能力很強(qiáng),但易被氫氟酸腐蝕,氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和一種銨鹽,此鹽中存在的化學(xué)鍵類(lèi)型有______________。

(2)已知:25 ℃,101 kPa條件下的熱化學(xué)方程式:

3Si(s)+2N2(g)===Si3N4(s) ΔH=-750.2 kJ·mol1

Si(s)+2Cl2(g)===SiCl4(g) ΔH=-609.6 kJ·mol1

H2(g)+Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-92.3 kJ·mol1

請(qǐng)寫(xiě)出四氯化硅氣體與氮?dú)、氫氣反?yīng)的熱化學(xué)方程式:

________________________________________________________________________。

Ⅲ.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(diǎn)燃條件下可反應(yīng),Z的焰色呈黃色。

(1)原料B的主要成分是________(寫(xiě)名稱(chēng))。

(2)寫(xiě)出焦炭與原料B中的主要成分反應(yīng)的化學(xué)方程式:

________________________________________________________________________。

(3)上述生產(chǎn)流程中電解A的水溶液時(shí),陽(yáng)極材料能否用Cu?________(填“能”或“不能”)。寫(xiě)出Cu為陽(yáng)極電解A的水溶液開(kāi)始一段時(shí)間陰、陽(yáng)極的電極方程式。

陽(yáng)極:________;陰極________。


答案、.方法一:3Si+2N2Si3N4

方法二: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)

方法三:HCl NH3

Ⅱ.(1)離子鍵、共價(jià)鍵 (2)3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)===Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH

-29.0 kJ·mol1

Ⅲ.(1) 二氧化硅 (2)SiO2+2CSi+2CO↑

(3)不能 Cu-2e===Cu2 2H2O+2e===H2↑+2OH

解析、.方法一:氮化硅的化學(xué)式是Si3N4,根據(jù)元素守恒可以寫(xiě)出硅與純氮?dú)饣系姆磻?yīng)方程式為3Si+2N2Si3N4;

方法二:方法一的產(chǎn)物中會(huì)混有沒(méi)有完全反應(yīng)的單質(zhì)硅,而化學(xué)氣相沉積法的反應(yīng)為3SiCl4+2N2+6H2Si3N4+12HCl,該生產(chǎn)過(guò)程中除了Si3N4是固體外,其他物質(zhì)均為氣體,故得到的產(chǎn)物較純凈;

方法三:四氯化硅與氨氣反應(yīng)生成Si(NH2)4的反應(yīng)為SiCl4+4NH3===Si(NH2)4+4HCl,Si(NH2)4受熱分解的反應(yīng)為3Si(NH2)4Si3N4+8NH3↑。

Ⅱ.(1)氮化硅與氫氟酸反應(yīng)生成四氟化硅和氟化銨,氟化銨中含有離子鍵和極性共價(jià)鍵。

(2)四氯化硅氣體與氮?dú)、氫氣反?yīng)的方程式:3SiCl4+2N2+6H2===Si3N4+12HCl。

根據(jù)蓋斯定律,將①-②×3+③×12得

3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)===Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH=-29.0 kJ·mol1。

Ⅲ.根據(jù)流程圖分析,原料B和焦炭反應(yīng)產(chǎn)生的是粗硅,故原料B是二氧化硅,X是氯氣。由“Y與X在光照或點(diǎn)燃條件下可反應(yīng)”可以推知Y是氫氣,再根據(jù)“Z的焰色呈黃色”、“X、高純硅、原料B的主要成分都可與Z反應(yīng)”綜合推斷Z為氫氧化鈉,A為氯化鈉。


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


下列實(shí)驗(yàn)均發(fā)生了化學(xué)反應(yīng):①將鐵釘放入CuSO4溶液中;②向FeSO4溶液中

滴加濃HNO3;③將銅絲放入FeCl3溶液中。下列判斷中,正確的是

A.上述實(shí)驗(yàn)證明了氧化性:Fe3+>Fe2>Cu2+

B.上述實(shí)驗(yàn)證明了Fe3+既有氧化性又有還原性

C.實(shí)驗(yàn)①、③中的化學(xué)反應(yīng)都是置換反應(yīng)

D.向三個(gè)實(shí)驗(yàn)后的溶液中加入足量NaOH溶液,最終都有Fe(OH)3生成

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


       從元素周期表的位置看,碳和硅均為ⅣA族元素,自然界中有碳的多種單質(zhì)存在,自然界中有硅的單質(zhì)嗎?為什么?

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


有些科學(xué)家提出硅是“21世紀(jì)的能源”,這主要是由于作為半導(dǎo)體材料的硅在太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中具有重要的作用。下列有關(guān)硅的說(shuō)法中,不正確的是                            (  )

A.高純度的硅廣泛用于制作計(jì)算機(jī)芯片

B.硅可由二氧化硅還原制得

C.低溫時(shí),硅與水、空氣和酸不反應(yīng),但能與氫氟酸反應(yīng)

D.自然界中硅的儲(chǔ)量豐富,自然界中存在大量的單質(zhì)硅

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


將足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中,生成沉淀的物質(zhì)的量(n)和通入CO2體積(V)的關(guān)系正確的是                                                                                    (  )

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


已知:               , 如果用丙烯與異戊二烯在該條件下反應(yīng),最多可以生成含六元環(huán)的化合物(不考慮立體異構(gòu))

A.6種            B.4種           C.3種             D.2種

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


【化學(xué)——選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】(15分)

A、B、C、D、E、F為周期表中前四周期的六種元素,它們的原子序數(shù)依次增大,且均不同族。A、B、C三種元素的基態(tài)原子具有相同的能層和能級(jí),且第一電離能I1(A)<I1(C)<I1(B),BC2+與AC2互為等電子體;D、E為同周期相鄰元素;F元素位于周期表中1~18列中的第11列。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(答題時(shí)請(qǐng)用相應(yīng)的元素符號(hào)表示相應(yīng)元素):

 ⑴A元素的價(jià)層電子排布圖為              ;BC2+的電子式為                  ;     基態(tài)F原子的核外電子排布簡(jiǎn)式                     。

 ⑵E元素的電離能情況如圖1所示。E元素在周期表中位于                    ; D元素單質(zhì)形成的

晶體晶胞類(lèi)型屬于                             堆積。

⑶A、B兩元素所形成的化合物甲是首屈一指的超硬新材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖2所示,由此可知,化合物

甲的晶體類(lèi)型為                  ,其硬度超過(guò)金剛石的原因是                          ;衔锛椎木w中B原子的雜化方式為            。

⑷D、C兩元素可形成的化合物乙。

  ①現(xiàn)證實(shí)化合物乙的晶體結(jié)構(gòu)如圖3所示,晶胞中D離子的配位數(shù)為              ;

  ②設(shè)D離子半徑分別為a,C離子半徑分別為b,則其晶體的空間利用率為            。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


常溫下,下列各組微粒在指定的溶液中一定能大量共存的是(  )

A.加入金屬鎂產(chǎn)生H2的溶液中:NH、Na、SO、CH3COO

B.含有大量ClO的溶液中:K、Na、NO、SO

C.c(Cu2)=0.1 mol·L1的溶液中:H、NH、Br、CO

D.含有大量MnO的溶液中:H、SO、Cl、CH3CH2OH

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:


運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究鹵族元素的有關(guān)性質(zhì)具有重要意義。

(1)下列關(guān)于氯水的敘述正確的是________(填寫(xiě)序號(hào))。

a.氯水中存在兩種電離平衡

b.向氯水中通入SO2,其漂白性增強(qiáng)

c.向氯水中通入氯氣,c(H)/c(ClO)減小

d.加水稀釋氯水,溶液中的所有離子濃度均減小

e.加水稀釋氯水,水的電離平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

f.向氯水中加少量固體NaOH,可能有c(Na)=c(Cl)+c(ClO)

(2)氯氣在工業(yè)上有著極其廣泛的用途。工業(yè)上通過(guò)氯堿工業(yè)生產(chǎn)氯氣,其反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________。室溫下,用惰性電極電解100 mL飽和食鹽水,當(dāng)陰極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 mL氣體,忽略溶液體積的變化時(shí),所得溶液的pH=____________。

(3)常溫下,已知25 ℃時(shí)有關(guān)弱酸的電離常數(shù):

弱酸化學(xué)式

HClO

H2CO3

電離常數(shù)

K=4.7×108

K1=4.3×107,

K2=5.6×1011

寫(xiě)出84消毒液(主要成分為NaClO)露置在空氣中發(fā)生反應(yīng)的有關(guān)化學(xué)方程式________________________________________________________________________。

若將84消毒液與潔廁劑(含有濃鹽酸)混合使用可能會(huì)導(dǎo)致中毒,請(qǐng)用離子方程式解釋有關(guān)原因____________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)服用含碘化鉀的碘藥片可抗核輻射。將碘藥片剝?nèi)ヌ且缕ぱ兴楹笾糜谠嚬苤兄频脽o(wú)色水溶液,并加入幾滴淀粉試液,然后向試管中逐滴加入氯水,觀察到溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色,若繼續(xù)滴加氯水后藍(lán)色溶液又褪為無(wú)色。完成并配平溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色的化學(xué)反應(yīng)方程式(如果化學(xué)計(jì)量數(shù)是1,不用填寫(xiě)):_____+______+_______―→_______HIO3+________。

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