Question

【化学——选修2化学与技术】（15分）
由Ca₃(PO₄)₂、SiO₂、焦炭等为原料生产硅胶（SiO₂·nH₂O）、磷、磷酸及CH₃OH，下列工艺过程原料综合利用率高，废弃物少。

（1）上述反应中，属于置换反应的是     [选填：（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）、（Ⅴ）]
（2）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为：                 　　；
固体废弃物CaSiO₃可用于 　　                       　　。
（3）反应Ⅲ需在隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是                。
（4）CH₃OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中，负极的电极反应式为        。
（5）指出（VI）这一环节在工业生产上的意义  　　          　　
（6）写出由P→H₃PO₄有关反应式
① 　　                       　　
② 　　                       　　

Answer 1

（15分） ：（1）（Ⅰ）、（Ⅲ）（2分）      
（2）Ca₃(PO₄)₂+5C+3SiO₂3CaSiO₃+2P+5CO↑（2分）；生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等（1分）
（3）SiHCl₃会水解，同时产生的H₂，与O₂混合发生爆炸等（2分）
（4）CH₃OH+H₂O－6e^－=CO₂+6H⁺（2分）
（5）原料的循环利用，节能减排、原料充分利用。（2分）
（6）①P+O₂ =P₂O₅ （2分） ② P₂O₅+3H₂O =2H₃PO₄（2分）

试题分析：（1）（Ⅰ）SiO₂+2CSi+2CO↑，（Ⅱ）Ca₃(PO₄)₂+5C+3SiO₂3CaSiO₃+2P+5CO↑,（Ⅲ）Si+3HClSiHCl₃+H₂↑，（Ⅳ）SiHCl₃+（n+2）H₂O═SiO₂·nH₂O+H₂↑+3HCl↑，（Ⅴ）CO+2H₂CH₃OH，所以（Ⅰ）、（Ⅲ）属于置换反应；     
（2）P元素的化合价由+5价降低为0，C元素的化合价由0升高为+2，配平即可得到Ca₃(PO₄)₂+5C+3SiO₂3CaSiO₃+2P+5CO↑；硅酸钙属于硅酸盐，所以可以生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等；
（3）反应Ⅲ需在隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是SiHCl₃会水解，SiHCl₃+（n+2）H₂O═SiO₂·nH₂O+H₂↑+3HCl↑，生成氢气，若混入O₂，氢气与氧气会发生反应并放出大量热量，会引起爆炸．故整个制备过程必须达到无水无氧；
（4）酸性条件下，负极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH₃OH+H₂O－6e^－=CO₂+6H⁺；
（5）（VI）这一环节在工业生产上的意义是原料的循环利用，节能减排、原料充分利用。
（6）P→H₃PO₄有关反应式①P+O₂ =P₂O₅；② P₂O₅+3H₂O =2H₃PO₄。