题目内容

【题目】某碳素钢锅炉内水垢的主要成分是碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、铁锈、二氧化硅等。水垢会形成安全隐患，需及时清洗除去。清洗流程如下：

Ⅰ．加入NaOH和Na2CO3混合液，加热，浸泡数小时；

Ⅱ．放出洗涤废液，清水冲洗锅炉，加入稀盐酸和少量NaF溶液，浸泡；

Ⅲ．向洗液中加入Na2SO3溶液；

Ⅳ．清洗达标，用NaNO2溶液钝化锅炉。

（1）用NaOH溶解二氧化硅的化学方程式是__________________________________。

（2）已知：20℃时溶解度/g

CaCO3

CaSO4

Mg(OH)2

MgCO3

1.4×10-3

2.55×10-2

9×10-4

1.1×10-2

根据数据，结合化学平衡原理解释清洗CaSO4的过程________________________。

（3）在步骤Ⅱ中：

① 被除掉的水垢除铁锈外，还有_______________________________________。

② 清洗过程中，溶解的铁锈会加速锅炉腐蚀，用离子方程式解释其原因________。

（4）步骤Ⅲ中，加入Na2SO3的目的是_______________________。

（5）步骤Ⅳ中，钝化后的锅炉表面会覆盖一层致密的Fe2O3保护膜。

① 完成并配平其反应的离子方程式：______

②下面检测钝化效果的方法合理的是______。

a．在炉面上滴加浓H2SO4，观察溶液出现棕黄色的时间

b．在炉面上滴加酸性CuSO4溶液，观察蓝色消失的时间

c．在炉面上滴加酸性K3[Fe(CN)6]溶液，观察出现蓝色沉淀的时间

d．在炉面上滴加浓HNO3，观察出现红棕色气体的时间

【答案】SiO2 +2NaOH＝Na2SiO3+H2O CaSO4在水中存在平衡CaSO4（s)Ca2+（aq)+ SO42-（aq)，用Na2CO3溶液浸泡后，Ca2+与CO32-结合成更难溶的CaCO3，使上述平衡右移，CaSO4转化成CaCO3，然后用盐酸除去 CaCO3、Mg（OH)2、SiO2 2Fe3++Fe＝3Fe2+ 将Fe3+还原成Fe2+，防止Fe3+腐蚀锅炉 2 2 1 1 1Fe2O3 2OH- b c

【解析】

（1）二氧化硅是酸性氧化物，与NaOH反应的化学方程式是SiO2 2NaOH＝Na2SiO3 + H2O。

（2）CaSO4在水中存在平衡CaSO4（s)Ca2+（aq)+ SO42-（aq)，用Na2CO3溶液浸泡后，根据表中数据可判断Ca2+与CO32-结合成更难溶的CaCO3，使上述平衡右移，CaSO4转化成CaCO3，最后再用盐酸除去碳酸钙即可。

（3）①氟化钠与盐酸反应生成HF，HF能与二氧化硅反应，所以被除掉的水垢除铁锈外，还有CaCO3、Mg（OH)2、SiO2。

②清洗过程中，溶解的铁锈会加速锅炉腐蚀，这是由于铁离子具有氧化性，能与铁反应，反应的离子方程式为2Fe3+ + Fe＝3Fe2+。

（4）用于铁离子能腐蚀铁锅，而亚硫酸钠具有还原性，所以步骤Ⅲ中，加入Na2SO3的目的是将Fe3+还原成Fe2+，防止Fe3+腐蚀锅炉。

（5）①根据方程式可知铁元素的化合价从0价升高到+3价，失去3个电子。氮元素的化合价从+3价降低到0价，得到3个电子，所以根据电子得失守恒可知反应的方程式为2Fe+2NO2- +H2O＝N2↑+ Fe2O3+ 2OH-。

②a. 在炉面上滴加浓H2SO4，浓硫酸能使铁钝化，所以不能通过观察溶液出现棕黄色的时间检测钝化效果，a错误；b. 硫酸铜能与铁发生置换反应，所以在炉面上滴加酸性CuSO4溶液，通过观察蓝色消失的时间可以检测钝化效果，b正确；c. 铁离子能与铁反应生成亚铁离子，而亚铁离子能与K3[Fe（CN)6]反应产生蓝色沉淀，因此通过观察出现蓝色沉淀的时间可以检测钝化效果，c正确；d. 在炉面上滴加浓HNO3，浓硝酸遇铁钝化，所以不能通过观察出现红棕色气体的时间检测钝化效果，d错误，答案选bc。

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