锅炉水垢既会降低燃料的利用率.影响锅炉的使用寿命.还可能造成安全隐患．现有一碳素钢锅炉水垢的主要成分有CaCO3.CaSO4.Mg(OH)2.Fe2O3.SiO2等.下面是清洗水垢的流程: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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

6．锅炉水垢既会降低燃料的利用率、影响锅炉的使用寿命，还可能造成安全隐患．现有一碳素钢锅炉水垢的主要成分有CaCO₃、CaSO₄、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、SiO₂等，下面是清洗水垢的流程：
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）在步骤I中：
①用NaOH是为了溶解除去水垢中的SiO₂，反应的化学方程式是SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O．
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

根据数据和化学平衡原理解释，加入Na₂CO₃的作用CaSO₄在水中存在平衡CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺与CO₃^2-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．
（2）在步骤II中：
①加入稀盐酸和少量NaF溶液能除掉的水垢是CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、SiO₂（填化学式）．
②清洗过程中，溶解的Fe₂O₃会加速锅炉腐蚀，用离子方程式解释其原因2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
（3）步骤III中，加入Na₂SO₃的目的是将Fe³⁺还原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蚀锅炉．
（4）步骤Ⅳ中，钝化后的锅炉表面会覆盖一层致密的Fe₃O₄保护膜．
①完成并配平其反应的离子方程式：
□Fe+□NO${\;}_{2}^{-}$+□H₂O═□N₂↑+□Fe₃O₄+□
②下面检测钝化效果的方法合理的是ab（填序号）．
a．在炉面上滴加酸性CuSO₄溶液，观察蓝色消失的时间
b．在炉面上滴加酸性KSCN溶液，观察红色消失的时间
c．在炉面上滴加浓H₂SO₄，观察溶液出现棕黄色的时间
d．在炉面上滴加浓HNO₃，观察出现红棕色气体的时间．

分析（1）①用NaOH溶解二氧化硅，反应生成硅酸钠和水；
②由表格中数据可知，碳酸钙更难溶；
（2）①加入稀盐酸和NaF，与碳酸钙、氢氧化镁、铁锈均反应、二氧化硅与HF酸反应；
②溶解的铁锈会加速锅炉腐蚀，发生铁与铁离子的反应；
（3）步骤Ⅲ中，加入Na₂SO₃，与铁离子发生氧化还原反应；
（4）①由Fe+□NO₂^-+□H₂O═□N₂↑↑+□Fe₃O₄，可知Fe元素的化合价升高，N元素的化合价降低，由电子守恒可知，还生成氧化铁，由电荷守恒可知还生成OH^-；
②钝化时表面生成致密的氧化物，阻止Fe反应，则检测钝化效果，可利用铁的性质分析．

解答解：（1）①用NaOH溶解二氧化硅，反应生成硅酸钠和水，反应为SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，
故答案为：SiO₂，SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
②由表格中数据可知，碳酸钙更难溶，则清洗CaSO₄的过程为CaSO₄在水中存在平衡CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺与CO₃^2-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，
故答案为：CaSO₄在水中存在平衡CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺与CO₃^2-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；
（2）①加入稀盐酸和NaF溶液，与碳酸钙、氢氧化镁、铁锈均反应，二氧化硅与HF酸反应，则能除掉的水垢成分为：CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、SiO₂，
故答案为：CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、SiO₂；
②溶解的铁锈会加速锅炉腐蚀，发生铁与铁离子的反应，离子反应为2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
（3）步骤Ⅲ中，加入Na₂SO₃，与铁离子发生氧化还原反应，其目的为将Fe³⁺还原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蚀锅炉，
故答案为：将Fe³⁺还原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蚀锅炉；
（4）①由Fe+□NO₂^-+□H₂O═□N₂↑↑+□Fe₃O₄，可知Fe元素的化合价升高，N元素的化合价降低，由电子守恒可知，还生成氧化铁，由电荷守恒可知还生成OH^-，则该反应为9Fe+8NO₂^-+4H₂O═4N₂↑+3Fe₃O₄+8OH^-，
故答案为：9；8；4；4；3；8OH^-；
②钝化时表面生成致密的氧化物，阻止Fe反应，cd中浓硫酸、浓硝酸具有强氧化性，不能检测，而ab中均与Fe反应，现象明显，所以检测钝化效果最好为ab，故答案为：ab．

点评本题考查较综合，涉及混合物分离提纯、溶解平衡及氧化还原反应的配平等，侧重高考高频考点的考查，注意（5）中检测钝化效果为解答的难点，注意利用铁的性质来解答，题目难度中等．

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	A．	能源的开发和利用情况，可以衡量一个国家或地区的科学技术水平
	B．	目前新能源主要有：煤、石油、天然气、太阳能、氢能、风能等
	C．	新能源的优点主要是资源丰富、可再生、没有或很少有污染
	D．	氢能的优点热值高、资源丰富、燃烧产物无污染；缺点是储存和运输困难

	A．	硅酸钠溶液与足量CO₂反应：SiO₃^2-+CO₂+H₂O═H₂SiO₃↓+CO₃^2-
	B．	FeBr₂溶液中通入足量的Cl₂：2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-
	C．	新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O
	D．	碳酸氢钠溶液中滴入足量氢氧化钙溶液：HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O

	A．	物质的量就是物质的质量
	B．	物质的量不是国际单位制的七个基本物理量之一
	C．	物质的量是摩尔的单位
	D．	阿伏加德罗常数的数值约为6.02×10²³

	A．	X的分解速率是Y的消耗速率的2倍
	B．	混合气体的压强不再变化
	C．	混合气体的密度不再变化
	D．	单位时间内生成lmolY的同时分解2mol X

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