Question

【題目】某碳素鋼鍋爐內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，用NaNO2溶液鈍化鍋爐。

（1）用NaOH溶解二氧化硅的化學方程式是__________________________________。

（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

根據數據，結合化學平衡原理解釋清洗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 完成并配平其反應的離子方程式：______

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，觀察出現藍色沉淀的時間

d．在爐面上滴加濃HNO3，觀察出現紅棕色氣體的時間

Answer 1

【答案】SiO2 +2NaOH＝Na2SiO3+H2O CaSO4在水中存在平衡CaSO4（s)Ca2+（aq)+ SO42-（aq)，用Na2CO3溶液浸泡后，Ca2+與CO32-結合成更難溶的CaCO3，使上述平衡右移，CaSO4轉化成CaCO3，然后用鹽酸除去 CaCO3、Mg（OH)2、SiO2 2Fe3++Fe＝3Fe2+ 將Fe3+還原成Fe2+，防止Fe3+腐蝕鍋爐 2 2 1 1 1Fe2O3 2OH- b c

【解析】

（1）二氧化硅是酸性氧化物，與NaOH反應的化學方程式是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，根據表中數據可判斷Ca2+與CO32-結合成更難溶的CaCO3，使上述平衡右移，CaSO4轉化成CaCO3，最后再用鹽酸除去碳酸鈣即可。

（3）①氟化鈉與鹽酸反應生成HF，HF能與二氧化硅反應，所以被除掉的水垢除鐵銹外，還有CaCO3、Mg（OH)2、SiO2。

②清洗過程中，溶解的鐵銹會加速鍋爐腐蝕，這是由于鐵離子具有氧化性，能與鐵反應，反應的離子方程式為2Fe3+ + Fe＝3Fe2+。

（4）用于鐵離子能腐蝕鐵鍋，而亞硫酸鈉具有還原性，所以步驟Ⅲ中，加入Na2SO3的目的是將Fe3+還原成Fe2+，防止Fe3+腐蝕鍋爐。

（5）①根據方程式可知鐵元素的化合價從0價升高到+3價，失去3個電子。氮元素的化合價從+3價降低到0價，得到3個電子，所以根據電子得失守恒可知反應的方程式為2Fe+2NO2- +H2O＝N2↑+ Fe2O3+ 2OH-。

②a. 在爐面上滴加濃H2SO4，濃硫酸能使鐵鈍化，所以不能通過觀察溶液出現棕黃色的時間檢測鈍化效果，a錯誤；b. 硫酸銅能與鐵發生置換反應，所以在爐面上滴加酸性CuSO4溶液，通過觀察藍色消失的時間可以檢測鈍化效果，b正確；c. 鐵離子能與鐵反應生成亞鐵離子，而亞鐵離子能與K3[Fe（CN)6]反應產生藍色沉淀，因此通過觀察出現藍色沉淀的時間可以檢測鈍化效果，c正確；d. 在爐面上滴加濃HNO3，濃硝酸遇鐵鈍化，所以不能通過觀察出現紅棕色氣體的時間檢測鈍化效果，d錯誤，答案選bc。