Question

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）(Ⅰ)、(Ⅲ)；

（2）Ca3(PO4)2+5C+3SiO23CaSiO3+2P+5CO↑；生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等；

（3）SiHCl3会水解，同时产生的H2，与O2混合发生爆炸等；

（4）CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；

（5）原料的循环利用，节能减排；

（6）P+O2=P2O5；P2O5+3H2O=2H3PO4

【解析】

试题分析：（1）根据置换反应的定义知，反应II中反应物中有两种化合物，生成物中含有两种化合物，所以不是置换反应，反应IV中反应物没有单质，所以不是置换反应，反应V是化合反应，Ⅰ、Ⅲ反应符合置换反应的条件，所以是置换反应，故答案为：(Ⅰ)、(Ⅲ)；

（2）高温条件下，磷酸钙和碳、二氧化硅反应生成硅酸钙、磷和一氧化碳，反应方程式为：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，故答案为：Ca3(PO4)2+5C+3SiO23CaSiO3+2P+5CO↑；生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等；

（3）R为Si，反应Ⅲ是Si与HCl发生反应得到SiHCl3与氢气，由反应Ⅳ可知，SiHCl3会水解，且生成的氢气和氧气在一定范围内会产生爆炸，故需在隔绝氧气和无水条件下进行，故答案为：SiHCl3会水解，同时产生的H2，与O2混合发生爆炸等；

（4）甲醇发生氧化反应，酸性条件下，甲醇在负极失电子生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，故答案为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；

（5）(Ⅵ)这一环节在工业生产上的意义：原料的循环利用，节能减排，故答案为：原料的循环利用，节能减排；

（6）由P→H3PO4，先由磷与氧气转化为五氧化二磷，再与水化合得到磷酸，有关方程式为①P+O2=P2O5、②P2O5+3H2O=2H3PO4，故答案为：P+O2=P2O5；P2O5+3H2O=2H3PO4。

【考点定位】考查无机物的推断

【名师点晴】本题考查化学工艺流程，涉及基本反应类型、对条件的控制与操作步骤的理解、原电池、方案设计等理解工业流程原理是关键，需要学生具备扎实的基础，综合考查学生分析解决问题的能力，难度中等。