氮化硅(Si3N4)是一种非氧化性高温结构陶瓷材料，粉末状Si3N4可以由四氯化硅的蒸气和氨气混合反应制取。粉末状Si3N4对空气和水都不稳定，但是，将粉末状Si3N4和适量MgO在230

Question

氮化硅(Si ₃ N ₄ )是一种非氧化性高温结构陶瓷材料，粉末状Si ₃ N ₄ 可以由四氯化硅的蒸气和氨气混合反应制取。粉末状Si ₃ N ₄ 对空气和水都不稳定，但是，将粉末状Si ₃ N ₄ 和适量MgO在230×1.01×10 ⁵ Pa、 185 ℃ 的密闭容器中热处理，可以得到结构十分紧密，对空气和水都相当稳定的固体材料。

(1)写出由四氯化硅和氨气制备Si ₃ N ₄ 的化学反应方程式：_________________________。

(2)分别写出粉末状Si ₃ N ₄ 和水及氧气反应的化学方程式：__________________________。

(3)为什么结构紧密的固体Si ₃ N ₄ 不再受水和氧气的侵蚀？

Answer 1

(1)3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl (2)Ri3N4+6H2O3SiO2+4NH3↑Si3N4+3O23SiO2+2N2(3)Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后，在Si3N4固体表面形成了一层SiO2保护层，阻止了Si3N4受空气中的氧气和水的侵蚀。解析:(1)SiCl4与NH3反应生成Si3N4的同时有HCl生成。反应的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl。(2)由于Si—O键比Si—N键牢固，Si3N4与H2O反应时，Si—N键要向Si—O键转化，生成SiO2的同时应该有NH3生成。同样Si3N4与O2反应时，应生成SiO2和N2。化学反应方程式为：Si3N4+6H2O3SiO2+4NH3↑;Si3N4+3O23SiO2+2N2。(3)Si3N4与MgO在密闭容器中热处理后使Si3N4固体表面形成一层SiO2保护膜，阻止了Si3N4继续受空气中的氧和水的侵蚀。