题目内容
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
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：□Fe+□NO2-+□H2O═□N2↑+□ +□ ；
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．
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 |
（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：□Fe+□NO2-+□H2O═□N2↑+□
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．
考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用,氧化还原反应方程式的配平,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题：实验设计题
分析：（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；
（3）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；
（4）步骤Ⅲ中，加入Na2SO3，与铁离子发生氧化还原反应；
（5）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．
（2）由表格中数据可知，碳酸钙更难溶；
（3）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；
（4）步骤Ⅲ中，加入Na2SO3，与铁离子发生氧化还原反应；
（5）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）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）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；
（3）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+；
（4）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；
（5）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，还生成氧化铁，由电荷守恒可知还生成OH-，则该反应为
2Fe+2NO2-+H2O═N2↑+Fe2O3+2OH-，故答案为：2；2；1；1；1；Fe2O3；2；OH-；
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．
（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；
（3）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+；
（4）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；
（5）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，还生成氧化铁，由电荷守恒可知还生成OH-，则该反应为
2Fe+2NO2-+H2O═N2↑+Fe2O3+2OH-，故答案为：2；2；1；1；1；Fe2O3；2；OH-；
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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