(6分)氮化硅(氮显-3价,硅显+4价)是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得.
(1)写出氮元素的原子结构示意图____________和氮化硅的化学式________.
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除HF外,它不与其他无机酸反应.试推测该陶瓷被HF腐蚀的化学方程式__________________________________.
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为________________________________.
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(6分)氮化硅(氮显-3价,硅显+4价)是一种高温陶瓷材料,它的硬度大、熔点高、化学性质稳定,工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得.
(1)写出氮元素的原子结构示意图____________和氮化硅的化学式________.
(2)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强,除HF外,它不与其他无机酸反应.试推测该陶瓷被HF腐蚀的化学方程式__________________________________.
(3)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅,反应的化学方程式为________________________________.
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(12分) 氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外),是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:
(1)净化N2和H2时,铜屑的作用是:________;硅胶的作用是________。
(2)在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度: ;体系中要通入适量的氢气是为了 。
(3)X可能是________(选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(4)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源,直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应),该反应的化学方程式为: 。
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氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外),是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺流程如下:
(1)净化N2和H2时,铜屑的作用是: ;硅胶的作用是 。
(2)在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度: ;体系中要通入适量的氢气是为了 。
(3)X可能是 (选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(4)如何说明氮化硅产品已用水洗干净? 。
(5)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源,直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应),该反应的化学方程式为: 。
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氮化硅硬度大、熔点高、不溶于酸(氢氟酸除外),是一种重要的结构陶瓷材料。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:
(1)净化N2和H2时,铜屑的作用是:_________________;硅胶的作用是 。
(2)在氮化炉中3Si(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度: ;
(3)X可能是 (选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)
(4)如何说明氮化硅产品已用水洗干净? 。
(5)用硅粉作硅源、叠氮化钠(NaN3)作氮源,直接燃烧生成氮化硅(发生置换反应),该反应的化学方程式为: 。
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【化学选修2: 化学与技术】(15分)
硅是带来人类文明的重要元素之一,从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个有一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的保护下,使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,写出该反应的化学方程式 。
(2)一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:
①净化N2和H2时,铜屑的作用是: ;硅胶的作用是 。
②在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度 ;体系中要通入适量的氢气是为了 。
③X可能是 (选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应,写出该反应的化学方程式 。
②假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应I中HCl的利用率为90%,反应II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中,补充投入HCl 和H2的物质的量之比是 。
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硅是带来人类文明的重要元素之一,从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个有一个奇迹。
(1)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的保护下,使SiCl4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,写出该反应的化学方程式 。
(2)一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物),已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种合成氮化硅的工艺主要流程如下:
①净化N2和H2时,铜屑的作用是: ;硅胶的作用是 。
②在氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s) △H=-727.5kJ/mol,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度 ;体系中要通入适量的氢气是为了 。
③X可能是 (选填:“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”、“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应,写出该反应的化学方程式 。
②假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应I中HCl的利用率为90%,反应II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中,补充投入HCl 和H2的物质的量之比是 。
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工业上用焦炭与石英在高温下氮气流中发生如下反应,3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g) +Q(Q>0),可制得一种新型陶瓷材料氮化硅(Si3N4),该材料熔点高,硬度大 ,广泛应用于光伏、轴承、冶金、化工、能源、环保等行业。回答下列问题:
(1)N2的电子式为____________,Si在元素周期表中的位置是_______________,氮化硅晶体属于__________晶体。
(2)该反应中,还原产物是______________。若测得反应生成22.4 L CO气体(标准状况下),则转移的电子的物质的量为_____________。
(3)该反应的平衡常数表达式K=__________________;若其他条件不变,降低温度,达到新的平衡时,K值____________(填“增大”、“减小”或“不变”,以下同)。CO的浓度_________,SiO2的质量______________。
(4)已知在一定条件下的2L密闭容器中制备氮化硅,SiO2(纯度98.5%,所含杂质不与参与反应)剩余质量和反应时间的关系如右图所示。CO在0~10min的平均反应速率为 _______ 。
(5)现用四氯化硅、氮气和氢气在高温下发生反应,可得较高纯度的氮化硅。反应的化学方程式为______________。
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硅是带来人类文明的重要元素之一,从传统材料到信息材料的发展过程中创造了许多奇迹。
(l)新型陶瓷Si3N4的熔点高、硬度大、化学性质稳定。工业上可以采用化学气相沉积法,在H2的保护下,使SiCI4与N2反应生成Si3N4沉积在石墨表面,写出该反应的化学方程式_ ___。
(2)已知硅的熔点是1420℃,高温下氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种用工业硅(含少量钾、钠、铁、铜的氧化物)合成氮化硅的主要工艺流程如下:
①净化N2和H2时,铜屑的作用是 ;硅胶的作用是__________。
②在氮化炉中3Si(s) +2N2(g) =Si3N4(S) △H= -727.5kJ.mol-l,开始时为什么要严格控制氮气的流速以控制温度? ;体系中要通人适量的氢气是为了__________。
③X可能是 (选填“盐酸”、“硝酸”、“硫酸”或“氢氟酸”)。
(3)工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅:
①整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水能发生剧烈反应,写出该反应的化学方程式 。
②假设每一轮次制备1mol纯硅,且生产过程中硅元素没有损失,反应I中HCI的利用率为90%,反应II中H2的利用率为93.75%。则在第二轮次的生产中,补充投入HC1和H2的物质的量之比是 。
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硅是构成无机非金属材料的一种主要元素,下列有关硅的化合物的叙述错误的是( )。
A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料,其化学式为Si3N4
B.碳化硅(SiC)的硬度大,熔点高,可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C.光导纤维是一种新型无机非金属材料,其主要成分为SiO2
D.二氧化硅为立体网状结构,其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶2
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