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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
更新时间: 2025-08-30 00:17:23
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问题描述:

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)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:9Si+4NaN3 点燃 .

3Si3N4+4Na↑

9Si+4NaN3 点燃 .

3Si3N4+4Na↑

陈珮珮回答:
  (1)Cu能与氧气反应,则Cu屑的作用为除去原料气中的氧气;硅胶具有吸水性,可除去生成的水蒸气,故答案为:除去原料气中的氧气;除去生成的水蒸气;   (2)氮化炉中3SiO2(s)+2N2(g)=Si3N4(s)△H=-727.5kJ/mol,该反应为放热反应,开始时严格控制氮气的流速以控制温度是防止局部过热,导致硅熔化熔合成团,阻碍与N2的接触;体系中要通入适量的氢气是为将体系中的氧气转化为水蒸气,而易被除去(或整个体系中空气排尽),   故答案为:该反应为放热反应,防止局部过热,导致硅熔化熔合成团,阻碍与N2的接触;将体系中的氧气转化为水蒸气,而易被除去;   (3)氮化硅能与HF酸反应,盐酸、稀硫酸均不与Cu反应,氮化硅中混有铜粉,为除去混有的Cu,可选择硝酸,Cu与硝酸反应,而氮化硅与硝酸不反应,故答案为:硝酸;   (4)氮化硅不溶于水、不溶于酸(HF酸除外),若氮化硅产品用水洗干净,则洗涤后的滤出液呈中性,故答案为:洗涤后的滤出液呈中性;   (5)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,还生成Na,该反应为9Si+4NaN3 点燃 .
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