Question

7．氮化硅可用作高溫陶瓷復合材料，在航天航空、汽車發(fā)動機、機械等領(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基團中各元素的化合價與NH₃相同．請回答下列問題：
（1）石英砂不能與堿性物質(zhì)共同存放，以NaOH為例，用化學反應方程式表示其原因：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水解的化學反應方程式為SiCl₄+3H₂O═4HCl↑+H₂SiO₃↓．
（4）在反應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，也能反應生成氮化硅，B和C兩種氣體在一定條件下化合生成A．寫出SiCl₄與B和C兩種氣體反應的化學方程式：3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl．

Answer 1

分析 根據(jù)題中反應流程可知，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，二氧化硅與強堿反應生成可溶性硅酸鹽；
（2）氧化還原反應必須有化合價的變化，據(jù)此判斷；
（3）SiCl₄在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，說明有氯化氫產(chǎn)生，根據(jù)元素守恒可寫出反應方程式；
（4）依據(jù)原子個數(shù)守恒判斷氮化硅的化學式；
（5）根據(jù)質(zhì)量守恒可知四氯化硅和氮氣在氫氣的氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，除生成氮化硅外還有氯化氫生成．’

解答 解：根據(jù)題中反應流程可知，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，二氧化硅與強堿氫氧化鈉溶液反應生成可溶性硅鈉和水，反應的化學方程式為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
（2）①石英砂到粗硅，硅元素化合價降低，屬于氧化還原反應，故選；
②粗硅與氯氣反應生成四氯化硅，硅元素化合價升高，屬于氧化還原反應，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，不存在化合價的變化，不是氧化還原反應，故不選；
⑤Si（NH₂）₄高溫生成氮化硅，沒有化合價的變化，不是氧化還原反應，故不選；
故選：①②；
（3）SiCl₄在潮濕的空氣中劇烈水解，產(chǎn)生白霧，說明有氯化氫產(chǎn)生，反應方程式為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)原子個數(shù)守恒可知，氮化硅含有4氮原子和3個硅原子，化學式：Si₃N₄；
故答案為：Si₃N₄；
（5）四氯化硅和氮氣在氫氣的氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，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．

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