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．
（资料在线：K₃[Fe（CN）₆]溶液遇亚铁盐会生成蓝色沉淀．）
（1）用NaOH溶解二氧化硅的化学方程式是

 

．
（2）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

 

．
（3）步骤Ⅲ中，加入Na₂SO₃的目的是

 

．
（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+

 

NO₂+

 

H₂O═

 

N₂↑+

 

+

 

②钝化效果的检测一般可用滤纸浸渍配好的检测液后贴附于待测样品表面或直接将溶液涂、滴于待测表面．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．在炉面上滴加浓HNO₃，观察出现红棕色气体的时间
d．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．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,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：

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，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bd，故答案为：bd．

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．