题目内容

20．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（Ⅰ）、（Ⅲ）[选填：（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）、（Ⅴ）]．
（2）高温下进行的反应Ⅱ的化学方程式为Ca3（PO4）2+5C+3SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CaSiO3+2P+5CO↑；固体废弃物CaSiO3可用于生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等．（答一条即可）
（3）反应Ⅲ需在隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是SiHCl3会水解，同时产生的H2，与O2混合发生爆炸等．
（4）CH3OH可用作燃料电池的燃料，在强酸性介质中，负极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
（5）指出（VI）这一环节在工业生产上的意义原料的循环利用，节能减排．
（6）写出由P→H3PO4的有关反应式：
①4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5．
②P2O5+3H2O=2H3PO4．

分析 （1）一种化合物和一种单质反应生成另外的单质和化合物的反应是置换反应，根据反应物和生成物类型判断；
（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；硅酸钙属于硅酸盐，可以用于生成硅酸盐产品；
（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；
（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；
（5）原料的循环利用，节能减排；
（6）磷与氧气转化为五氧化二磷，再与水化合得到磷酸．

解答 解：（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+3SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CaSiO3+2P+5CO↑，硅酸钙属于硅酸盐，所以可以生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等，
故答案为：Ca3（PO4）2+5C+3SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CaSiO3+2P+5CO↑；生产水泥、砖瓦或作为建筑材料等；
（3）R为Si，反应Ⅲ是Si与HCl发生反应得到SiHCl3与氢气，由反应Ⅳ可知，SiHCl3会水解，且生成的氢气和氧气在一定范围内会产生爆炸，故需在隔绝氧气和无水条件下进行，
故答案为：SiHCl3会水解，同时产生的H2，与O2混合发生爆炸等；
（4）甲醇发生氧化反应，酸性条件下，甲醇在负极失电子生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，
故答案为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；
（5）（Ⅵ）这一环节在工业生产上的意义：原料的循环利用，节能减排，
故答案为：原料的循环利用，节能减排；
（6）由P→H3PO4，先由磷与氧气转化为五氧化二磷，再与水化合得到磷酸，有关方程式为①4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5、②P2O5+3H2O=2H3PO4，
故答案为：4P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P2O5；P2O5+3H2O=2H3PO4．

点评 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．

练习册系列答案
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（3）若X为紫色石蕊溶液，可观察到装置①中溶液变红，说明SO2的水溶液显a（填字母）．
a．酸性      b．碱性
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