Question

【化學——選修2化學與技術】（15分）
由Ca₃(PO₄)₂、SiO₂、焦炭等為原料生產硅膠（SiO₂·nH₂O）、磷、磷酸及CH₃OH，下列工藝過程原料綜合利用率高，廢棄物少。

（1）上述反應中，屬于置換反應的是     [選填：（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）、（Ⅴ）]
（2）高溫下進行的反應Ⅱ的化學方程式為：                 　　；
固體廢棄物CaSiO₃可用于 　　                       　　。
（3）反應Ⅲ需在隔絕氧氣和無水條件下進行，其原因是                。
（4）CH₃OH可用作燃料電池的燃料，在強酸性介質中，負極的電極反應式為        。
（5）指出（VI）這一環節在工業生產上的意義  　　          　　
（6）寫出由P→H₃PO₄有關反應式
① 　　                       　　
② 　　                       　　

Answer 1

（15分） ：（1）（Ⅰ）、（Ⅲ）（2分）      
（2）Ca₃(PO₄)₂+5C+3SiO₂3CaSiO₃+2P+5CO↑（2分）；生產水泥、磚瓦或作為建筑材料等（1分）
（3）SiHCl₃會水解，同時產生的H₂，與O₂混合發生爆炸等（2分）
（4）CH₃OH+H₂O－6e^－=CO₂+6H⁺（2分）
（5）原料的循環利用，節能減排、原料充分利用。（2分）
（6）①P+O₂ =P₂O₅ （2分） ② P₂O₅+3H₂O =2H₃PO₄（2分）

解析試題分析：（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）屬于置換反應；     
（2）P元素的化合價由+5價降低為0，C元素的化合價由0升高為+2，配平即可得到Ca₃(PO₄)₂+5C+3SiO₂3CaSiO₃+2P+5CO↑；硅酸鈣屬于硅酸鹽，所以可以生產水泥、磚瓦或作為建筑材料等；
（3）反應Ⅲ需在隔絕氧氣和無水條件下進行，其原因是SiHCl₃會水解，SiHCl₃+（n+2）H₂O═SiO₂·nH₂O+H₂↑+3HCl↑，生成氫氣，若混入O₂，氫氣與氧氣會發生反應并放出大量熱量，會引起爆炸．故整個制備過程必須達到無水無氧；
（4）酸性條件下，負極上甲醇失電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH₃OH+H₂O－6e^－=CO₂+6H⁺；
（5）（VI）這一環節在工業生產上的意義是原料的循環利用，節能減排、原料充分利用。
（6）P→H₃PO₄有關反應式①P+O₂ =P₂O₅；② P₂O₅+3H₂O =2H₃PO₄。
考點：考查化學與技術中流程圖等知識。