Question

氮化硅是一種非氧化物高溫陶瓷結(jié)構(gòu)材料，具有高硬度、高強(qiáng)度、耐腐蝕等特性，其超強(qiáng)的拉彎強(qiáng)度達(dá)到8× 10⁴～10×10⁴ N·cm^-2，并且在1200℃高溫下不會(huì)下降。用氮化硅陶瓷制成的內(nèi)燃機(jī)不需冷卻裝置， 可節(jié)約燃料30%左右，熱轉(zhuǎn)換率提高到40%～ 50%。粉末狀的氮化硅可以由SiCl₄的蒸氣和氨氣的混合物反應(yīng)制取。粉末狀的氮化硅在空氣和水中都不穩(wěn)定，但若將粉末狀的氮化硅和適量的MgO在230×1.01×10⁵ Pa和185℃的密閉容器中熱處理，可以制得結(jié)構(gòu)十分緊密而且在空氣和水中都十分穩(wěn)定的高溫結(jié)構(gòu)材料。氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強(qiáng)，除氫氟酸以外，它不與其他無(wú)機(jī)酸反應(yīng)。
(1)根據(jù)元素周期律和元素周期表知識(shí)，請(qǐng)寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式_____________。
(2)寫(xiě)出由SiCl₄和NH₃反應(yīng)制備氮化硅的化學(xué)反應(yīng)方程式：______________。 過(guò)去，工業(yè)上曾普遍采用高純硅與純氮在1 300℃ 反應(yīng)制氮化硅，現(xiàn)用四氯化硅和氮?dú)庠跉錃鈿夥毡Ｗo(hù)下，加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，也可制得較高純度的氮化硅，其反應(yīng)方程式為_(kāi)___________。
(3)分別寫(xiě)出粉末狀氮化硅與氫氟酸、H₂O、O₂反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。
(4)推測(cè)該氮化硅陶瓷被腐蝕的化學(xué)反應(yīng)方程式____________。
(5)試思考說(shuō)明為什么結(jié)構(gòu)緊密的氮化硅不受H₂O、O₂的侵蝕________________。

Answer 1

(1) Si₃N₄
(2)3SiCl₄+4NH₃=Si₃N₄+12HCl  ，3SiCl₄+2N₂+6H₂Si₃N₄ +12 HCl
(3)Si₃N₄+12HF=3SiF₄↑+4NH₃↑ ，Si₃N₄+6H₂O=3SiO₂+4NH₃↑ ，Si₃N₄+3O₂=3SiO₂+2N₂
(4)Si₃N₄+12HF=3SiF₄↑+4NH₃↑
(5) Si₃N₄與MgO在密閉容器中經(jīng)高壓加熱處理后，使Si₃N₄固體表面形成了一層SiO₂保護(hù)膜，阻止了Si₃N₄繼續(xù)與空氣和水接觸而被侵蝕。