Question

（15分）氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一，氮化硅陶瓷可做燃气轮机的燃烧室、机械密封环、输送铝液的电磁泵的管道及阀门、永久性模具、钢水分离环等。制备氮化硅可将硅粉放在氮气中加热至1000℃左右直接氮化制得，实验室制备氮化硅装置示意图如下：

回答下列问题：

（1）检查装置气密性的方法是           （3分），a仪器的名称是             （2分）。

（2）写出NaNO₂和（NH₄）₂SO₄反应制备氮气的化学方程式                （2分）；

（3）装置B的作用是           （2分），装置C的作用是               （2分）；

（4）已知氮化硅的化学性质稳定，但常温下易溶于氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀和一种盐，请写出此化学反应方程式：             （2分）；

（5）实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示（省略夹持和净化装置）。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是（   ）（2分）

选项	a物质	b物质	c收集的气体	d中的物质
A	浓氨水	NaOH	NH3	H2O
B	浓硫酸	Na2SO3	SO2	澄清石灰水
C	稀硝酸	Fe	NO2	H2O
D	浓盐酸	KMnO4	Cl2	NaOH溶液

Answer

（1）在仪器D的出气口连接导管，将导管的末端插入水槽中的水中，用酒精灯轻轻加热圆底烧瓶，若导管口有气泡冒出且停止加热后，在导管中形成一段水柱，说明装置气密性良好。（3分） 分液漏斗（2分） （2）2NaNO2＋（NH4）2SO42N2↑＋Na2SO4＋4H2O（2分）

（3）除去氧气（及氮氧化物）（2分） 除去水蒸气 （2分）

（4）Si3N4+4HF+9H2O＝3H2SiO3+4NH4F（2分） （5）D（2分）

【解析】

试题分析：（1）利用加热时气体膨胀原理检验气密性，所以检查气密性的方法是：在仪器D的出气口连接导管，将导管的末端插入水槽中的水中，用酒精灯轻轻加热圆底烧瓶，若导管口有气泡冒出且停止加热后，在导管中形成一段水柱，说明装置气密性良好；根据实验装置示意图可知仪器a为分液漏斗。

（2）NaNO2和（NH4）2SO4反应生成氮气、硫酸钠与水，配平后方程式为：2NaNO2＋（NH4）2SO42N2↑＋Na2SO4＋4H2O。

（3）装置内含有氧气、反应生成的气体中可能含有氮的氧化物，装置B中试剂为硫酸亚铁饱和溶液，作用是除去氧气（及氮氧化物）、C中试剂为浓硫酸，作用是干燥氮气，除去水蒸气，防止对E装置反应的影响。

（4）氮化硅与氢氟酸溶液生成一种白色的胶状沉淀和一种盐，则胶状沉淀为H2SiO3，盐为NH4F，根据元素守恒可得化学方程式：Si3N4+4HF+9H2O＝3H2SiO3↓+4NH4F。

（5）A、氨气的密度比空气小，不能使用向上排空气法，A错误；B、Ca（OH）2微溶于水，所以澄清石灰水浓度小，不能用来吸收尾气，B错误；C、铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，C错误；D、KMnO4在常温下能与浓盐酸反应生成氯气，氯气的密度比空气大，能使用向上排空气法，尾气中的氯气可用氢氧化钠溶液吸收，D正确，答案选D。

考点：考查实验基本仪器、基本操作、化学方程式的书写、实验方案的设计与分析