Question

硅和氮均是自然界含量豐富的元素，其單質及化合物在環境、能源及材料科學中有著重要的影響和廣泛的應用．試回答下列問題：

(1)氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學式為________，可由硅粉(用Al₂O₃和Y₂O₃作助劑)在氮氣中高溫燒結而成，氮氣在反應中既是反應物，同時又起到________的作用．由于使用的硅粉表面含有二氧化硅，在反應中需要加入碳粉．在燒結過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質的量之比為3∶6∶2反應生成兩種化合物，該反應的化學方程式為________．

(2)氮化硅陶瓷材料因其具有硬度大、熔點高、化學性質穩定等特點而受到廣泛關注．工業上普遍采用下列流程進行生產．

①二氧化硅與焦炭反應除了得到粗硅外，還有可能得到一種硬度也很大的物質，是生成粗硅還是生成該物質主要是由________決定的，反應①中四氯化硅與氫氣反應條件是________；

②現在在稀有氣體的保護下，用四氯化硅、氮氣、氫氣加強熱得到純度較高的氮化硅，反應的方程式為________．

Answer 1

答案：
解析：

　　答案：(1)Si₃N₄　防止硅和氮化硅氧化(或保護氣)　3SiO₂＋2N₂＋6CSi₃N₄＋6CO　(2)①焦炭用量　高溫并隔絕空氣�、�3SiCl₄＋2N₂＋6H₂Si₃N₄＋12HCl

　　講析：(1)硅和氮化硅都容易被氧化，故制備氮化硅時要在隔絕空氣的環境中進行．3SiO₂＋6C＋2N₂Si₃N₄＋？，根據原子守恒可知，另一種化合物為CO．(2)硅、氫氣都容易被氧化，用氫氣還原四氯化硅時要隔絕空氣．氧化銅與氨反應生成的氮氣中含有氨和水，用濃硫酸吸收以得到純凈的氮氣．四氯化硅與氮氣、氫氣反應生成氮化硅和氯化氫．

　　點評：中學現階段常考的新型無機非金屬材料有氮化硅、氮化鋁、碳化硅、磷化硼(BP)等，從元素的特性看，組成新型無機非金屬材料的元素主要位于第ⅢA族、第ⅣA族和第ⅤA族，這些材料都具有耐高溫、硬度大等性質．