Question

硅在材料王國中具有舉足輕重的位置．請解答下列試題：
（1）硅的制備方法是制約太陽能發(fā)展的瓶頸，硅的制備原料是石英砂，石英與焦炭在高溫電爐中反應可以制得硅．該反應的化學方程式是

 

，該反應的氣體產物是一氧化碳，不是二氧化碳，其原因是

 

．
（2）氮化硅Si₃N₄是一種高溫結構材料，粉末狀態(tài)的Si₃N₄可以由SiCl₄的蒸氣和NH₃反應制�。�粉末狀Si₃N₄對空氣和水都不穩(wěn)定．但將粉末狀的Si₃N₄和適量氧化鎂在230×1.01×l0⁵Pa和185℃的密閉容器中熱處理，可以制得結構十分緊密、對空氣和水都相當穩(wěn)定的固體材料，同時還得到對水不穩(wěn)定的Mg₃N₂．
①寫出由SiCl₄和NH₃反應制取Si₃N₄的化學反應方程式

 

；
②現(xiàn)用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，使生成的Si₃N₄沉積在石墨表面可得較高純度的氮化硅，該制造方法稱為：

 

；反應的化學方程式為

 

；該法還可制造金剛石薄膜，反應的化學方程式為

 

．
③在Si₃N₄和適量氧化鎂在230×1.01×10⁵ Pa和185℃的密閉容器中熱處理的過程中，除生成Mg₃N₂外，還可能生成

 

物質．熱處理后除去MgO和Mg₃N₂的方法是

 

．

Answer 1

分析：（1）焦炭與二氧化硅反應生成硅單質和一氧化碳；焦炭與二氧化碳反應生成一氧化碳；
（2）①根據(jù)反應物和生成物寫出化學方程式；
②化學氣相沉積法是兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導入到一個反應室內，然后他們相互之間發(fā)生化學反應，形成一種新的材料，沉積到晶片表面上，根據(jù)反應物和生成物寫出化學方程式；
③Si₃N₄與MgO反應除生成Mg₃N₂外還可能生成SiO₂，SiO₂與鹽酸不反應，而Mg₃N₂、MgO溶于鹽酸的性質．

解答：解：（1）高溫條件下，焦炭與二氧化硅發(fā)生氧化還原反應，因為碳的氧化產物為氣體，從反應體系中隨時脫離，從而保證該反應能夠順利進行，化學方程式SiO₂+2C

高溫  .

Si+2C0↑；由于二氧化碳有氧化性，所以在電爐那種高溫還原性氛圍中，二氧化碳根本不存在，
故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2C0↑；高溫條件下焦炭和二氧化碳不共存，即焦炭與二氧化碳反應生成一氧化碳；
（2）①SiCl₄和NH₃反應生成Si₃N₄和氯化氫，反應化學反應方程式：3SiCl₄+2NH₃

高溫  .

Si₃N₄+12HCl，故答案為：3SiCl₄+2NH₃

高溫  .

Si₃N₄+12HCl；
②由題條件可判斷該制造方法稱為化學氣相沉積法；SiCl₄與N₂、H₂反應生成Si₃N₄，還應生成HCl，化學方程式為3SiCl₄+2N₂+6H₂

高溫  .

Si₃N₄+12HCl；由甲烷CH₄制造金剛石，則需使甲烷加強熱分解生成金剛石、石碳單質和氫氣，CH₄

一定條件  .

C（金剛石）+2H₂，
故答案為：化學氣相沉積法；3SiCl₄+2N₂+6H₂

高溫  .

Si₃N₄+12HCl；CH₄

一定條件  .

C（金剛石）+2H₂；
③由元素守恒判斷，Si₃N₄與MgO反應除生成Mg₃N₂外還可能生成SiO₂，利用SiO₂與鹽酸不反應，而Mg₃N₂、MgO溶于鹽酸的性質，可采用加入足量稀鹽酸的方法，使MgO、Mg₃N₂溶解后過濾，故答案為：SiO₂；加足量稀鹽酸過濾．

點評：本題考查硅和二氧化硅的性質與用途，題目難度較大，注意根據(jù)質量守恒書寫化學方程式．