锅炉水垢既会降低燃料的利用率、影响锅炉的使用寿命，还可能造成安全隐患．现有一碳素钢锅炉水垢的主要成分有CaCO3、CaSO4、Mg（OH）2、Fe2O3、SiO2等，下面是清洗水垢的流程：I．加入NaOH

Question

锅炉水垢既会降低燃料的利用率、影响锅炉的使用寿命，还可能造成安全隐患．现有一碳素钢锅炉水垢的主要成分有CaCO₃、CaSO₄、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、SiO₂等，下面是清洗水垢的流程：
I．加入NaOH和Na₂CO₃混合液，加热，浸泡数小时；
II．放出洗涤废液，清水冲洗锅炉，加入稀盐酸和少量NaF溶液，浸泡；
III．向洗液中加入Na₂SO₃溶液；
IV．清洗达标，用NaNO₂溶液钝化锅炉．
（1）在步骤I中：
①用NaOH是为了溶解除去水垢中的___，反应的化学方程式是___．
②已知：20℃时溶解度/g

CaCO3	CaSO4	Mg（OH）2	MgCO3
1.4×10-3	2.55×10-2	9×10-4	1.1×10-2

根据数据和化学平衡原理解释，加入Na₂CO₃的作用___．
（2）在步骤II中：
①加入稀盐酸和少量NaF溶液能除掉的水垢是___（填化学式）．
②清洗过程中，溶解的Fe₂O₃会加速锅炉腐蚀，用离子方程式解释其原因___．
（3）步骤III中，加入Na₂SO₃的目的是___．
（4）步骤Ⅳ中，钝化后的锅炉表面会覆盖一层致密的Fe₃O₄保护膜．
①完成并配平其反应的离子方程式：
□Fe+□NO

-

2

+□H₂O═□N₂↑+□Fe₃O₄+□
②下面检测钝化效果的方法合理的是___（填序号）．
a．在炉面上滴加酸性CuSO₄溶液，观察蓝色消失的时间
b．在炉面上滴加酸性KSCN溶液，观察红色消失的时间
c．在炉面上滴加浓H₂SO₄，观察溶液出现棕黄色的时间
d．在炉面上滴加浓HNO₃，观察出现红棕色气体的时间．

Answer 1

（1）①用NaOH溶解二氧化硅，反应生成硅酸钠和水，反应为SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，
故答案为：SiO₂，SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；
②由表格中数据可知，碳酸钙更难溶，则清洗CaSO₄的过程为CaSO₄在水中存在平衡CaSO₄（s）⇌Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺与CO₃^2-结合成更难溶的CaCO₃，使上述平衡右移，CaSO₄转化成CaCO₃，然后用盐酸除去，
故答案为：CaSO₄在水中存在平衡CaSO₄（s）⇌Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq），用Na₂CO₃溶液浸泡后，Ca²⁺与CO₃^2-结合成更难溶的CaCO₃，使上述平衡右移，CaSO₄转化成CaCO₃，然后用盐酸除去；
（2）①加入稀盐酸和NaF溶液，与碳酸钙、氢氧化镁、铁锈均反应，二氧化硅与HF酸反应，则能除掉的水垢成分为：CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、SiO₂，
故答案为：CaCO₃、Mg（OH）₂、Fe₂O₃、SiO₂；
②溶解的铁锈会加速锅炉腐蚀，发生铁与铁离子的反应，离子反应为2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
（3）步骤Ⅲ中，加入Na₂SO₃，与铁离子发生氧化还原反应，其目的为将Fe³⁺还原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蚀锅炉，
故答案为：将Fe³⁺还原成Fe²⁺，防止Fe³⁺腐蚀锅炉；
（4）①由Fe+□NO₂^-+□H₂O═□N₂↑↑+□Fe₃O₄，可知Fe元素的化合价升高，N元素的化合价降低，由电子守恒可知，还生成氧化铁，由电荷守恒可知还生成OH^-，则该反应为9Fe+8NO₂^-+4H₂O═4N₂↑+3Fe₃O₄+8OH^-，
故答案为：9；8；4；4；3；8OH^-；
②钝化时表面生成致密的氧化物，阻止Fe反应，cd中浓硫酸、浓硝酸具有强氧化性，不能检测，而ab中均与Fe反应，现象明显，所以检测钝化效果最好为ab，故答案为：ab．