氮化硅Si3N4是一种非氧化物高温陶瓷结构材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，其超强的拉弯强度达到8×104－10×104N·cm－2，而且在1200℃高温下也不会下降．用氮化硅陶

Question

氮化硅Si₃N₄是一种非氧化物高温陶瓷结构材料，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，其超强的拉弯强度达到8×10⁴－10×10⁴ N·cm^－2，而且在1 200℃高温下也不会下降．用氮化硅陶瓷制成的内燃机不需冷却装置，可节约燃料30％左右，热功转换效率提高到40％－50％．

粉末状的Si₃N₄可以由SiCl₄的蒸气和氨气的混合物反应制取．粉末状的Si₃N₄对空气和水都不稳定．但是将粉末状的Si₃N₄和适量的MgO在230×1.01×10⁵ Pa和185℃的密闭容器中热处理，可以制得结构十分紧密而且对空气和水都十分稳定的高温结构材料．

(1)写出由SiCl₄和NH₃反应制备Si₃N₄的化学方程式：________．

(2)分别写出Si₃N₄与H₂O、O₂反应的化学方程式：________．

(3)试思考说明为什么结构紧密的Si₃N₄不再受H₂O、O₂的侵蚀？

答：________________________．

Answer 1

　　答案：(1)3SiCl₄＋4NH₃Si₃N₄＋12HCl

　　(2)Si₃N₄＋6H₂O3SiO₂＋4NH₃、

　　SiN₄＋3O₂3SiO₂＋2N₂

　　(3)固体Si₃N₄表面与空气中的O₂反应，生成稳定的SiO₂，从而形成了SiO₂保护层，防止内部的Si₃N₄继续与空气和水接触而被侵蚀

　　解析：非氧化物高温陶瓷结构材料是重要的新型无机非金属材料，其硬度和熔点都高于一般金属材料，而且有良好的绝缘性和化学稳定性．

　　对比SiCl₄、NH₃与Si₃N₄的组成，可以判断生成物除Si₃N₄外还应有HCl．Si₃N₄受水的侵蚀应理解为发生水解反应，ⅣA、ⅤA族的二元化合物常会与水发生水解反应，如：PCl₃＋3H₃OH₃PO₃＋3HCl，同理可写出Si₃N₄完全水解的化学方程式．