Question

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

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，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___________________（结合离子方程式用文字表达）。

（5）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：

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

Answer

（1）SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O

（2）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 CaCO3、Mg(OH)2、SiO2 ② 2Fe3+ + Fe == 3Fe2+

（4） SO32- + 2Fe3+ + H2O = SO42- + 2Fe2+ +2 H+ 将Fe3+还原成Fe2+，防止Fe3+腐蚀锅炉

（5）① 9 8 4 4 3Fe3O4 8OH- ② bc

【解析】

试题分析：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；

（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+；

（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↑，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，ac中浓硫酸、浓硝酸具有强氧化性，不能检测，而bd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．

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用