题目内容

17．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SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O．
（2）在步骤Ⅱ中：①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，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SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+将Fe3+还原成Fe2+，防止Fe3+腐蚀锅炉（结合离子方程式用文字表达）．
（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：
9Fe+8NO2-+4H2O═4N2↑+3Fe2O3+8OH-
②下面检测钝化效果的方法合理的是bc．
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．

分析 （1）用NaOH溶解二氧化硅，反应生成硅酸钠和水；
（2）①加入稀盐酸，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↑，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，还生成四氧化三铁，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）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+2NaOH═Na2SiO3+H2O；
（2）①加入稀盐酸，与碳酸钙、氢氧化镁、铁锈均反应，二氧化硅与HF酸反应，则还有CaCO3、Mg（OH）2、SiO2，故答案为：CaCO3、Mg（OH）2、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，发生SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2 H+，
故答案为：SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2 H+将Fe3+还原成Fe2+，防止Fe3+腐蚀锅炉；
（4）①由Fe+□NO2-+□H2O═□N2↑，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，还生成四氧化三铁，由电荷守恒可知还生成OH-，则该反应为9Fe+8NO2-+4H2O═4N2↑+3Fe2O3+8OH-，故答案为：9；8；4；4；3Fe2O3；8OH-；
②钝化时表面生成致密的氧化物，阻止Fe反应，ad中浓硫酸、浓硝酸具有强氧化性，不能检测，而bc中均与Fe反应，现象明显，所以检测钝化效果最好为bc，故答案为：bc．

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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7．下列离子方程式书写正确的是（　　）
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2．图是某学校实验室从化学试剂商店买回的硫酸试剂标签上的部分内容，据此，下列说法正确的是（　　）
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A．根据同周期元素的第一电离能变化趋势，推出Al的第一电离能比Mg大
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8．工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理．常用的处理方法有两种．  方法1：还原沉淀法：工艺流程如下
COr${\;}_{4}^{2-}$$\underset{\stackrel{{H}^{+}}{→}}{①转化}$Cr2O${\;}_{7}^{2-}$$\underset{\stackrel{F{e}^{2+}}{→}}{②还原}$Cr3+$\underset{\stackrel{OH}{→}}{③沉淀}$Cr（OH）3↓
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（1）若平衡体系的pH=2，则溶液显橙色．
（2）第②步中，还原1mol Cr2O72-离子，需要6mol的FeSO4•7H2O．
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方法2：电解法：
该法用Fe做电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀．
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（5）在阴极附近溶液pH升高的原因是2H++2e-=H2↑（用电极反应解释），溶液中同时生成的沉淀还有Fe（OH）3．

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