Question

17．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，用NaNO₂溶液鈍化鍋爐．
（1）用NaOH溶解二氧化硅的化學方程式是SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O．
（2）在步驟Ⅱ中：①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，用離子方程式解釋其原因2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺．
（3）步驟Ⅲ中，加入Na₂SO₃的目的是SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2H⁺將Fe³⁺還原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蝕鍋爐（結(jié)合離子方程式用文字表達）．
（4）步驟Ⅳ中，鈍化后的鍋爐表面會覆蓋一層致密的Fe₃O₄保護膜．
①完成并配平其反應的離子方程式：
9Fe+8NO₂^-+4H₂O═4N₂↑+3Fe₂O₃+8OH^-
②下面檢測鈍化效果的方法合理的是bc．
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

分析 （1）用NaOH溶解二氧化硅，反應生成硅酸鈉和水；
（2）①加入稀鹽酸，與碳酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹均反應、二氧化硅與HF酸反應；
②溶解的鐵銹會加速鍋爐腐蝕，發(fā)生鐵與鐵離子的反應；
（3）步驟Ⅲ中，加入Na₂SO₃，與鐵離子發(fā)生氧化還原反應；
（4）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，還生成四氧化三鐵，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，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，反應生成硅酸鈉和水，反應為SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
（2）①加入稀鹽酸，與碳酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹均反應，二氧化硅與HF酸反應，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，離子反應為2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
（3）步驟Ⅲ中，加入Na₂SO₃，與鐵離子發(fā)生氧化還原反應，其目的為將Fe³⁺還原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蝕鍋爐，發(fā)生SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2 H⁺，
故答案為：SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2 H⁺將Fe³⁺還原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蝕鍋爐；
（4）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，還生成四氧化三鐵，由電荷守恒可知還生成OH^-，則該反應為9Fe+8NO₂^-+4H₂O═4N₂↑+3Fe₂O₃+8OH^-，故答案為：9；8；4；4；3Fe₂O₃；8OH^-；
②鈍化時表面生成致密的氧化物，阻止Fe反應，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，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．