氮化硅（Si3N4）是高温结构陶瓷，具有优良的性能，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、永久性模具等机械构件．设计的合成氮化硅工艺流程如下：（1）①电弧炉中发生的主要反应是

Question

氮化硅（Si₃N₄）是高温结构陶瓷，具有优良的性能，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、永久性模具等机械构件．设计的合成氮化硅工艺流程如下：

（1）①电弧炉中发生的主要反应是___．
②用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式
为___，碳化硅又称___，其晶体结构与___相似．
（2）在流化床反应的产物中，SiCl₄大约占85%，还有Cl₂等，有关物质的沸点数据如下表：

物质	Si	SiCl4	Cl2
沸点/℃	2355	57.6	-34.1

提纯SiCl₄的主要工艺操作依次是沉降、___，其中温度最好控制在___（填序号）．
A．略小于-34.1℃B．大于57.6℃C．略小于57.6℃D．-34.1℃
（3）①粉末状Si₃N₄遇水能生成一种有刺激性气味、常用做制冷剂的气体和一种难溶性的酸，该反应的方程式是___．
②该工艺流程中涉及的主要反应属于氧化还原反应的有___个．

Answer 1

（1）①二氧化硅与碳在高温条件下反应生成硅和一氧化碳，化学方程式为：SiO₂+2C(高温.)/()Si（粗硅）+2CO↑；
故答案为：SiO₂+2C(高温.)/()Si（粗硅）+2CO↑；
②石英砂的主要成分是二氧化硅，在反应中生成碳化硅，反应为：SiO₂+3C(高温.)/()SiC+2CO↑，碳化硅俗称金刚砂，属于原子晶体，其晶体结构与金刚石相似，
故答案为：SiO₂+3C(高温.)/()SiC+2CO↑；金刚砂；金刚石；
（2）在流化床反应的产物中，SiCl₄大约占85%，Si+3HCl(△.)/()SiHCl₃+H₂，还有Cl₂等，利用沸点的不同提纯SiCl₄属于蒸馏，SiCl₄（沸点57.6℃）中含有少量SiHCl₃（沸点33.0℃）和HCl（沸点-84.7℃）和Cl₂（沸点-34.1℃），由于沸点差别较大，可以通过精馏（或蒸馏）除去杂质，所以提纯SiCl₄的主要工艺操作依次是沉降、冷凝，依据图表数据分析可知，温度应控制在略小于57.6℃，
故答案为：冷凝；C；
（3）①Si₃N₄遇水水解，生成常用于做制冷剂的气体为氨气，一种难溶性的酸为硅酸，反应为：Si₃N₄+9H₂O=4NH₃↑+3H₂SiO₃↓，
故答案为：Si₃N₄+9H₂O=4NH₃↑+3H₂SiO₃↓；
②该合成氨化硅工艺流程中发生的主要反应是：SiO₂+2C(高温.)/()Si（粗硅）+2CO↑（氧化还原反应），Si+2Cl₂(△.)/()SiCl₄（氧化还原反应），3SiCl₄+4NH₃(高温.)/()Si₃N₄+12HCl（非氧化还原反应），
故答案为：2．