Question

6．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，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SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O．
（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

則步驟Ⅰ中加入Na₂CO₃可除去水垢中的CaSO₄．
（3）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⁺．
（4）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(dá)）
（5）步驟Ⅳ中，鈍化后的鍋爐表面會覆蓋一層致密的Fe₃O₄保護(hù)膜．
①完成并配平其反應(yīng)的離子方程式：

②如果有16.8g鐵被鈍化，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4.82×10²³（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）用NaOH溶解二氧化硅，反應(yīng)生成硅酸鈉和水；
（2）由表格中數(shù)據(jù)可知，碳酸鈣更難溶；
（3）①加入稀鹽酸，與碳酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹均反應(yīng)、二氧化硅與HF酸反應(yīng)；
②溶解的鐵銹會加速鍋爐腐蝕，發(fā)生鐵與鐵離子的反應(yīng)；
（4）步驟Ⅲ中，加入Na₂SO₃，與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（5）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，還生成氧化鐵，由電荷守恒可知還生成OH^-；
②16.8g鐵為0.3mol，鈍化時表面生成致密的四氧化三鐵，根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式進(jìn)行計算；

解答 解：（1）用NaOH溶解二氧化硅，反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)為SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，
故答案為：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）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺與CO₃^2-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，與碳酸鈣、氫氧化鎂、鐵銹均反應(yīng)，二氧化硅與HF酸反應(yīng)，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(yīng)，離子反應(yīng)為2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，
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SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2H⁺，
故答案為：SO₃^2-+2Fe³⁺+H₂O=SO₄^2-+2Fe²⁺+2H⁺，將Fe³⁺還原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蝕鍋爐；
（5）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(yīng)為
9Fe+8NO₂^-+4H₂O═4N₂↑+3Fe₃O₄+8OH^-，
故答案為：9、8、4、4、3Fe₃O₄、8OH^-；
②16.8g鐵為0.3mol，鈍化時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)移的電子數(shù)為0.8×6.022×10²³=4.82×10²³，
故答案為：4.82×10²³．

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(yīng)的配平等，側(cè)重高考高頻考點的考查，注意利用鐵的性質(zhì)來解答，題目難度中等．