Question

【化学——选修2化学与技术】（15分）由Ca 3 (PO 4 ) 2 、SiO 2 、焦炭等为原料生产硅胶（SiO 2 ·nH 2 O

【化学——选修2化学与技术】（15分）由Ca 3 (PO 4 ) 2 、SiO 2 、焦炭等为原料生产硅胶（SiO 2 ·nH 2 O）、磷、磷酸及CH 3 OH，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CaSiO 3 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）CH 3 OH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→H 3 PO 4 有关反应式① 　　 　　 ② 　　 　　

Answer 1

（15分） ：（1）（Ⅰ）、（Ⅲ）（2分）       （2）Ca 3 (PO 4 ) 2 +5C+3SiO 2 3CaSiO 3 +2P+5CO↑（2分）；生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等（1分） （3）SiHCl 3 会水解，同时产生的H 2 ，与O 2 混合发生爆炸等（2分） （4）CH 3 OH+H 2 O－6e － =CO 2 +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+O 2 =P 2 O 5  （2分） ② P 2 O 5 +3H 2 O =2H 3 PO 4 （2分）

试题分析：（1）（Ⅰ）SiO 2 +2C Si+2CO↑，（Ⅱ）Ca 3 (PO 4 ) 2 +5C+3SiO 2 3CaSiO 3 +2P+5CO↑,（Ⅲ）Si+3HCl SiHCl 3 +H 2 ↑，（Ⅳ）SiHCl 3 +（n+2）H 2 O═SiO 2 ·nH 2 O+H 2 ↑+3HCl↑，（Ⅴ）CO+2H 2 CH 3 OH，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Ca 3 (PO 4 ) 2 +5C+3SiO 2 3CaSiO 3 +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SiHCl 3 会水解，SiHCl 3 +（n+2）H 2 O═SiO 2 ·nH 2 O+H 2 ↑+3HCl↑，生成氢气，若混入O 2 ，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CH 3 OH+H 2 O－6e － =CO 2 +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→H 3 PO 4 有关反应式①P+O 2 =P 2 O 5 ；② P 2 O 5 +3H 2 O =2H 3 PO 4 。