Question

由磷矿石、石英、氯化氢等为原料生产白炭黑（SiO₂?nH₂O）、磷及甲醇，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）已知SiHCl₃的沸点为33.0℃，提纯SiHCl₃适宜的方法是______．
（3）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______．
（4）反应Ⅲ需在高温、隔绝氧气和无水条件下进行，其原因是______．
（5）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______．

Answer 1

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）SiHCl₃的沸点为33.0℃，和其它物质的沸点不同，所以可以采用分馏的方法分离，故答案为：分馏（蒸馏）；
（3）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；
（4）SiHCl₃会水解，且生成的氢气和氧气在一定范围内会产生爆炸，所以反应Ⅲ需在高温、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；
（5）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CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺．
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）沸点不同的物质采用分馏的方法分离；
（3）根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式，硅酸钙属于硅酸盐，可以用于生成硅酸盐产品；
（4）根据三氯化硅和氢气的性质分析；
（5）酸性条件下，甲醇失电子发生氧化反应．
点评：本题考查了硅及其化合物的有关知识，易错题是（3），注意该反应中生成是一氧化碳而不是二氧化碳，为易错点．