Question

【題目】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(huì)形成安全隱患，需及時(shí)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(shí)；

Ⅱ．放出洗滌廢液，清水沖洗鍋爐，加入稀鹽酸，浸泡；

Ⅲ．向洗液中加入Na2SO3溶液；

Ⅳ．清洗達(dá)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(shí)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

則步驟Ⅰ中加入Na2CO3可除去水垢中的______________________。

(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(huì)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______________________。（結(jié)合離子方程式用文字表達(dá)）

(5)步驟Ⅳ中，鈍化后的鍋爐表面會(huì)覆蓋一層致密的Fe3O4保護(hù)膜。

①完成并配平其反應(yīng)的離子方程式：

____Fe+____NO2-+____H2O=______N2↑+__________+_______。

②如果有16.8 g鐵被鈍化,則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為___________________(保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O CaSO4 CaCO3、Mg(OH)2 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ SO32- + 2Fe3+ + H2O = SO42- + 2Fe2+ +2H+，將Fe3+還原成Fe2+，防止Fe3+腐蝕鍋爐 9、8、4、4、3Fe3O4、8OH- 4.82×1023

【解析】

(1)NaOH與二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為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)+SO42-(aq)，用Na2CO3溶液浸泡后，Ca2+與CO32-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，所以步驟Ⅰ中加入Na2CO3可除去水垢中的CaSO4，故答案為：CaSO4；

(3)①加入稀鹽酸，鹽酸能夠溶解碳酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹，二氧化硅不溶，因此被除掉的水垢除鐵銹外，還有CaCO3、Mg(OH)2，故答案為：CaCO3、Mg(OH)2；

②溶解的鐵銹會(huì)生成Fe3+，鐵與鐵離子能夠反應(yīng)，2Fe3++Fe＝3Fe2+，加速鍋爐腐蝕，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，反應(yīng)的離子方程式為SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+，故答案為：SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+，將Fe3+還原成Fe2+，防止Fe3+腐蝕鍋爐；

(5)①由方程式可知，Fe元素的化合價(jià)升高，N元素的化合價(jià)降低，由得失電子守恒可知，還生成四氧化三鐵，由電荷守恒可知還生成OH-，則該反應(yīng)的離子方程式為9Fe+8NO2-+4H2O＝4N2↑+3Fe3O4+8OH-；

②16.8g鐵的物質(zhì)的量為=0.3mol，鈍化時(shí)表面生成致密的四氧化三鐵，根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式9Fe+8NO2-+4H2O＝4N2↑+3Fe3O4+8OH-可知，每9mol鐵反應(yīng)可以轉(zhuǎn)移24mol電子，所以0.3mol鐵反應(yīng)轉(zhuǎn)移×24mol=0.8mol電子，電子數(shù)為0.8mol×6.02×1023/mol=4.82×1023，故答案為：4.82×1023。