Question

【題目】鍋爐水垢既會(huì)降低燃料的利用率、影響鍋爐的使用壽命，還可能造成安全隱患。某鍋爐水垢的主要成分有CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2、Fe2O3，用酸洗法可除去該水垢，其基本原理如下圖所示。

(1)“酸洗”時(shí)，一般不選用稀硫酸的原因是_______________________________。

(2)“不溶物”用碳酸鈉溶液浸泡的目的是________________________________(用離子方程式表示)。

(3)為防止洗出液中的Fe3＋腐蝕鐵質(zhì)管道，常在洗出液中加入SnCl2溶液，反應(yīng)中Sn2＋轉(zhuǎn)化為Sn4＋，則Sn2＋與Fe3＋反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為________。

(4)檸檬酸(用H3R表示)可用作酸洗劑，溶液中H3R、H2R－、HR2－、R3－的含量與pH的關(guān)系如圖所示。圖中a曲線所代表的微粒的百分含量隨溶液pH的改變而變化的原因是_____________________(用平衡移動(dòng)原理解釋)。HR2－電離常數(shù)為Ka3，請(qǐng)根據(jù)圖示信息計(jì)算出pKa3＝________(pKa3＝－lgKa3)。

(5)利用如圖2所示裝置對(duì)鍋爐水(含Ca2＋、Mg2＋、HCO3—)進(jìn)行預(yù)處理，可有效防止鍋爐水垢的形成。寫出電解過(guò)程中，Ca2＋形成沉淀的電極反應(yīng)方程式：______________________________。

Answer 1

【答案】稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)會(huì)生成微溶物硫酸鈣，覆蓋在反應(yīng)物表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行CaSO4＋CO32—CaCO3＋SO42—1∶2隨溶液pH增大，平衡H3RH2R－＋H＋向右移動(dòng)，故H3R的百分含量減小62Ca2＋＋2HCO3—＋2e－===2CaCO3↓＋H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　Ca2＋＋OH－＋HCO3—==CaCO3↓＋H2O

【解析】

（1）若使用稀硫酸會(huì)生成微溶物硫酸鈣，會(huì)沉在反應(yīng)物的表面，使反應(yīng)物不能完全反應(yīng)故不能選硫酸，故答案為：稀硫酸與碳酸鈣反應(yīng)會(huì)生成微溶物硫酸鈣，覆蓋在反應(yīng)物表面，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行；

（2）在水垢進(jìn)行酸化之后，只有硫酸鈣是不溶物，加入碳酸鈉，可生成溶解度更小的碳酸鈣，故答案為：CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-；
（3）Fe3+具有氧化性可以與具有還原性的鐵反應(yīng)生成亞鐵離子，會(huì)腐蝕鐵質(zhì)管道．據(jù)得失電子總數(shù)相等的原則，兩摩爾的三價(jià)鐵離子，變成亞鐵離子，總共得到兩摩爾的電子，所以一摩爾Sn2+轉(zhuǎn)化為Sn4+，則Sn2＋與Fe3＋反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為1:2；

（4）H3RH2R-+H隨著PH值的增大，氫離子濃度會(huì)減小，平衡向右移動(dòng)，所以H3R含量會(huì)減少。由坐標(biāo)圖可知當(dāng)溶液的pH=6時(shí)，溶液中c（R3-）=c（HR2-），由電離平衡常數(shù)的表達(dá)式可得Ka3=6；故答案為：隨溶液pH增大，平衡H3RH2R－＋H＋向右移動(dòng)，故H3R的百分含量減小；6；

（5）電解鍋爐水實(shí)際上就是電解水，水電離出的氫離子在陰極放電，故陰極附近氫氧根濃度偏大，與鍋爐水中的鎂離子生成沉淀，同時(shí)與溶液中的碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子，從而與鈣離子結(jié)合生成碳酸鈣沉淀，故答案為：2Ca2＋＋2HCO3—＋2e－===2CaCO3↓＋H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　Ca2＋＋OH－＋HCO3—==CaCO3↓＋H2O。