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，粉末狀態的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230×1.01×10⁵ Pa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寫出由SiCl₄和NH₃反應制取Si₃N₄的化學反應方程式________________。?

②Si₃N₄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：本題主要考查硅及其化合物在高科技產品中的具體應用。(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硅。(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。另SiCl₄與NH₃反應的產物之一為Si₃N₄，根據元素守恒可知另一產物為HCl，方程式為：3SiCl₄+4NH₃Si₃N₄+12HCl。由已知Si₃N₄和MgO反應的產物之一為Mg₃N₂，顯然生成的其他物質可能為含有Si、O兩種元素的SiO₂，也可能為含Mg、Si、O三種元素的MgSiO₃。由于Mg₃N₂對水不穩定，而MgO可與稀酸反應，故可利用加入稀鹽酸或稀H₂SO₄的方法除去MgO和Mg₃N₂。反應為MgO+2HClMgCl₂+H₂O，Mg₃N₂+8HCl3MgCl₂+2NH₄Cl。?

答案： (1)①SiO₂　②Si　(2)①3SiCl₄+4NH₃Si₃N₄+12HCl　② SiO₂(或MgSiO₃)　加足量稀鹽酸過濾