Question

某碳素鋼鍋爐內(nèi)水垢的主要成分是碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹、二氧化硅等．水垢會形成安全隱患，需及時清洗除去．清洗流程如下：
Ⅰ．加入NaOH和Na₂CO₃混合液，加熱，浸泡數(shù)小時；
Ⅱ．放出洗滌廢液，清水沖洗鍋爐，加入稀鹽酸和少量NaF溶液，浸泡；
Ⅲ．向洗液中加入Na₂SO₃溶液；
Ⅳ．清洗達標(biāo)，用NaNO₂溶液鈍化鍋爐．
（1）用NaOH溶解二氧化硅的化學(xué)方程式是

 

．
（2）已知：20℃時溶解度/g

CaCO3	CaSO4	Mg（OH）2	MgCO3
1.4×10-3	2.55×10-2	9×10-4	1.1×10-2

根據(jù)數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)平衡原理解釋清洗CaSO₄的過程

 

．
（3）在步驟Ⅱ中：
①被除掉的水垢除鐵銹外，還有

 

．
②清洗過程中，溶解的鐵銹會加速鍋爐腐蝕，用離子方程式解釋其原因

 

．
（4）步驟Ⅲ中，加入Na₂SO₃的目的是

 

．
（5）步驟Ⅳ中，鈍化后的鍋爐表面會覆蓋一層致密的Fe₂O₃保護膜．
①完成并配平其反應(yīng)的離子方程式：□Fe+□NO₂^-+□H₂O═□N₂↑+□

 

+□

 

；
②下面檢測鈍化效果的方法合理的是

 

．
a．在爐面上滴加濃H₂SO₄，觀察溶液出現(xiàn)棕黃色的時間
b．在爐面上滴加酸性CuSO₄溶液，觀察藍色消失的時間
c．在爐面上滴加酸性K₃[Fe（CN）₆]溶液，觀察出現(xiàn)藍色沉淀的時間
d．在爐面上滴加濃HNO₃，觀察出現(xiàn)紅棕色氣體的時間．

Answer 1

考點：物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）用NaOH溶解二氧化硅，反應(yīng)生成硅酸鈉和水；
（2）由表格中數(shù)據(jù)可知，碳酸鈣更難溶；
（3）①加入稀鹽酸，與碳酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹均反應(yīng)、二氧化硅與HF酸反應(yīng)；
②溶解的鐵銹會加速鍋爐腐蝕，發(fā)生鐵與鐵離子的反應(yīng)；
（4）步驟Ⅲ中，加入Na₂SO₃，與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（5）①由Fe+□NO₂^-+□H₂O═□N₂↑，可知Fe元素的化合價升高，N元素的化合價降低，由電子守恒可知，還生成氧化鐵，由電荷守恒可知還生成OH^-；
②鈍化時表面生成致密的氧化物，阻止Fe反應(yīng)，則檢測鈍化效果，可利用鐵的性質(zhì)分析．

解答： 解：（1）用NaOH溶解二氧化硅，反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)為SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
（2）由表格中數(shù)據(jù)可知，碳酸鈣更難溶，則清洗CaSO₄的過程為CaSO₄在水中存在平衡CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺與CO₃^2-結(jié)合成更難溶的CaCO₃，使上述平衡右移，CaSO₄轉(zhuǎn)化成CaCO₃，然后用鹽酸除去，
故答案為：CaSO₄在水中存在平衡CaSO₄（s）?Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺與CO₃^2-結(jié)合成更難溶的CaCO₃，使上述平衡右移，CaSO₄轉(zhuǎn)化成CaCO₃，然后用鹽酸除去；
（3）①加入稀鹽酸，與碳酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹均反應(yīng)，二氧化硅與HF酸反應(yīng)，則還有CaCO₃、Mg（OH）₂、SiO₂，故答案為：CaCO₃、Mg（OH）₂、SiO₂；
②溶解的鐵銹會加速鍋爐腐蝕，發(fā)生鐵與鐵離子的反應(yīng)，離子反應(yīng)為2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
（4）步驟Ⅲ中，加入Na₂SO₃，與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其目的為將Fe³⁺還原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蝕鍋爐，故答案為：將Fe³⁺還原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蝕鍋爐；
（5）①由Fe+□NO₂^-+□H₂O═□N₂↑，可知Fe元素的化合價升高，N元素的化合價降低，由電子守恒可知，還生成氧化鐵，由電荷守恒可知還生成OH^-，則該反應(yīng)為
2Fe+2NO₂^-+H₂O═N₂↑+Fe₂O₃+2OH^-，故答案為：2；2；1；1；1；Fe₂O₃；2；OH^-；
②鈍化時表面生成致密的氧化物，阻止Fe反應(yīng)，ad中濃硫酸、濃硝酸具有強氧化性，不能檢測，而bc中均與Fe反應(yīng)，現(xiàn)象明顯，所以檢測鈍化效果最好為bc，故答案為：bc．

點評：本題考查較綜合，涉及混合物分離提純、溶解平衡及氧化還原反應(yīng)的配平等，側(cè)重高考高頻考點的考查，注意（5）中檢測鈍化效果為解答的難點，注意利用鐵的性質(zhì)來解答，題目難度中等．