Question

【題目】氮化硅陶瓷因其熔點高，對于金屬及氧化物熔體具有相當的高溫穩定性，越來越多被應用于熱工各個領域，如陶瓷燒成棚板、輥棒，以及高溫軸承、渦輪葉片等。

(1)下列關于氮化硅陶瓷的說法正確的是________。

A．硅粉合成氮化硅的反應屬于氧化還原反應

B．氮化硅陶瓷屬于硅酸鹽

C．氮化硅陶瓷可用于制造磨刀材料

D．太陽能光伏產業的主體材料為氮化硅

(2)在燒結氮化硅陶瓷的過程中，二氧化硅、碳、氮氣以物質的量之比3:6:2反應生成兩種化合物。

①該反應的化學方程式為___________________________。

②該反應中氧化劑與還原劑的質量比為________。

Answer 1

【答案】(1)AC

(2)①3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO②7:9

【解析】(1)Si與N2反應前后，N、Si元素的化合價發生變化，故屬于氧化還原反應，A正確；氮化硅屬于新型高溫結構陶瓷，不屬于硅酸鹽，B錯誤；根據氮化硅的性能，可用于制造磨刀材料，C正確；太陽能光伏產業的主體材料為硅，D錯誤。

(2)①硅原子最外層有4個電子，氮原子最外層有5個電子，在氮化硅中硅顯＋4價，氮顯－3價，根據化合物中化合價代數和等于零的原則，可得氮化硅的化學式為Si3N4。燒結Si3N4的反應物為SiO2、N2、C，生成物為Si3N4和另一種化合物，則有3SiO2＋2N2＋6C―→Si3N4＋另一種化合物，根據原子守恒可得另一種化合物為CO，故反應方程式為3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO。②根據反應：3SiO2＋2N2＋6CSi3N4＋6CO，分析各元素化合價變化可知，Si、O元素反應前后化合價沒有變化，氮元素價態降低，為氧化劑，碳元素價態升高為還原劑，其質量比為2 mol×28 g/mol:(6 mol×12 g/mol)＝7:9。