Question

(1)用地殼中某主要元素生產的多種產品在現代高科技中占重要位置，足見化學對現代物質文明的重要作用。例如：

①光導纖維的主要成分是_________________________________________________。

②目前應用最多的太陽能電池的光電轉化材料是_____________________________________。

(2)氮化硅Si₃N₄是一種高溫結構材料，粉末狀的Si₃N₄可以由SiCl₄的蒸氣和NH₃反應制取。粉末狀Si₃N₄對空氣和水都不穩定。但將粉末狀的Si₃N₄和適量氧化鎂在230×1.01×10⁵Pa和185 ℃的密閉容器中熱處理，可以制得結構十分緊密、對空氣和水都相當穩定的固體材料，同時還得到對水不穩定的Mg₃N₂。

①經過熱處理的Si₃N₄，其晶體類型為______________。

②寫出制取粉末狀Si₃N₄的化學方程式：____________________________________________。

③Si₃N₄和適量氧化鎂在230×1.01×10⁵ Pa和185 ℃的密閉容器中熱處理的過程中，除生成Mg₃N₂外，還可能生成____________物質。熱處理后除去MgO和Mg₃N₂的方法是____________。

Answer 1

解析：(1)光導纖維的主要成分為SiO₂，應用于太陽能電池中光電轉化的材料是半導體Si。(2)經熱處理的Si₃N₄結構十分緊密，對空氣、H₂O都相當穩定，則其晶體類型為原子晶體。SiCl₄與NH₃反應的產物之一為Si₃N₄，根據元素守恒知另一產物為HCl，方程式為：3SiCl₄+4NH₃Si₃N₄+12HCl。已知Si₃N₄和MgO反應的產物之一為Mg₃N₂，則另一產物為SiO₂，也可能為Mg、Si、O結合的MgSiO₃。由于MgO與稀鹽酸、Mg₃N₂與H₂O都反應，故可用加入稀HCl或稀H₂SO₄的方法除去MgO和Mg₃N₂。

答案： (1)①SiO₂  ②Si  (2)①原子晶體  ②3SiCl₄+4NH₃Si₃N₄+12HCl  ③SiO₂(或MgSiO₃)  加足量稀鹽酸過濾