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

【答案】

（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。