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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H
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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)一种工业用硅(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:
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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)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅:
![作业帮](http://img.zuoyebang.cc/zyb_9a5dc4ba470246b70d17f498ad118f7f.jpg)
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___.
(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)一种工业用硅(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:
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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)工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅:
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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___.
▼优质解答
答案和解析
(1)由信息:四氯化硅和氮气在氢气的气氛保护下,加强热发生反应,可得较高纯度的氮化硅以及氯化氢,方程式为:3SiCl4+2N2+6H2
Si3N4+12HCl,
故答案为:3SiCl4+2N2+6H2
Si3N4+12HCl;
(2)①Cu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(或将整个体系中空气排尽);
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;
(3)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气:3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl,
故答案为:3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl;
②反应生产1mol纯硅需补充HCl:
-3,需补充H2:
-1,补充HCl与H2的物质的量之比为≈5:1.
故答案为:5:1.
| ||
故答案为:3SiCl4+2N2+6H2
| ||
(2)①Cu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(或将整个体系中空气排尽);
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;
(3)①SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气:3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl,
故答案为:3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl;
②反应生产1mol纯硅需补充HCl:
3 |
90% |
1 |
93.95% |
故答案为:5:1.
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