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
CaCO3CaSO4Mg（OH）2MgCO3
1.4×10-32.55×10-29×10-41.1×10-2
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）+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．
（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）+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，
故答案为：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；
（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．

练习册系列答案
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16．关于能源，下列说法错误的是（　　）
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
17．下列离子方程式正确的是（　　）
A．硅酸钠溶液与足量CO2反应：SiO32-+CO2+H2O═H2SiO3↓+CO32-
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-═CO32-+H2O
14．下列有关金属晶体的说法中不正确的是（　　）
①金属晶体是一种“巨型分子”
②“电子气”为所有原子所共有
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④金属键无方向性和饱和性，原子配位数较高
⑤金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电作用
⑥晶体尽量采取紧密堆积方式，以使其变得比较稳定
⑦金属铜和镁均以ABAB…方式堆积
⑧用铂金做首饰不能用金属键理论解释
⑨固态和熔融时易导电，熔点在1 000℃左右的晶体可能是金属晶体
⑩Al、Na、Mg的熔点逐渐升高．
A．1项B．2项C．3项D．4项
1．随着人类对环境和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中有害气体的含量及对其有效地开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO来生产燃料甲醇．一定条件下的密闭容器中，CO和H2生成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）；
 I．根据如图1所示判断反应达到平衡时．
（1）若升高温度，该反应化学平衡常数K值减小（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）500℃时，在体积为V L的密闭容器中发生上述反应，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=$\frac{2n{\;}_{B}}{t{\;}_{B}V}$mol•（L•min）-1 （用字母表示）
（3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的$\frac{1}{2}$，下列有关该体系的说法正确的是bc
a  氢气的浓度减少
b  正反应速率加快，逆反应速率也加快
c  甲醇的物质的量增加
d  重新平衡时n（H2）/n（CH3OH）增大
 II．在一定条件下向密闭容器中充入10mol CO和20mol H2，发生上述反应，CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图2所示．
（1）若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为VAL，则该温度下的平衡常数K=$\frac{V{\;}^{2}}{100}$；A、B两点时容器中，n（A）总：n（B）总=5：4．
（2）若C点表示达到的平衡状态，此时容器体积保持不变，要提高H2的转化率可采取的措施是CE．（填字母，下同）
A．升高温度   B． 加催化剂   C．． 通入CO   D．通入H2E．再通入5mol CO和10mol H2
（3）若A点表示达到的平衡状态，在温度不变且保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡C．
A．向正反应方向移动   B． 向逆反应方向移动   C． 不移动．
11．下列对“物质的量”的叙述正确的是（　　）
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
18．有以下物质：①铁、②氢氧化钠、③氨气、④稀盐酸、⑤醋酸（用相应物质的序号填写）
（1）属于电解质的有②⑤；属于非电解质的有③；属于弱电解质的有⑤．
（2）写出⑤所代表物质的电离方程式CH3COOHCH3$\stackrel{．}{?}$COO-+H+．
（3）写出蛋壳（主要成分为碳酸钙）溶于⑤所代表物质的离子方程式CaCO3+2CH3COOH═Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O．
15．一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生的可逆反应2X（g）?Y（g）+Z （s），以下不能作为反应达到平衡标志的是（　　）
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
16．完成下面有关钠、镁、铝的计算及判断．
（1）各取wg钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是$\frac{1}{23}$：$\frac{1}{12}$：$\frac{1}{9}$．
（2）各取0.1mol钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是1：2：3．

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