Question

【題目】請你參與某學習小組進行研究性學習的過程，并協助完成相關任務。

（研究課題）探究熱水壺底部水垢的主要成分。

（查閱資料）該同學通過查閱資料知道，天然水中一般都含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等離子，在加熱時，這些離子趨于生成溶解度更小物質-（為碳酸鹽、堿等混合物），中一定含有Mg（OH）2和CaCO3同時，他們還查閱到下列有關物質溶解性：

物質	Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Ca（OH）2	Mg（OH）2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

（提出猜想）除一定含有Mg（OH）2和CaCO3之外，還可能含有Ca（OH）2和_____

（設計方案）

（1）甲同學在燒杯中放入少量研碎，加入適量蒸餾水充分攪拌，取上層清液加入Na2CO3溶液，沒有白色沉淀，說明中無Ca（OH）2；

（2）乙同學設計下列實驗裝置，進一步確定水垢中含有碳酸鹽成分，步驟如下：

①按圖組裝儀器，將50g試樣放入錐形瓶中，加入足量酸溶液；

②測量一定時間內干燥管內物質增加質量（見下列曲線）；

③待錐形瓶中不再產生氣泡時，打開活塞B，從導管A處緩緩鼓入一定量空氣；

④再次稱量干燥管內物質增加質量；

⑤重復③和④操作，直至干燥管內物質質量不變

a儀器D、E名稱分別是_____、_____；若要檢查盛放濃硫酸洗氣瓶雙孔塞上導氣管與橡皮塞接觸地方（即上圖裝置中C處）是否漏氣，應在裝藥品之_____（填“前”或“后”）。

檢查，請寫出檢查C處是否漏氣方法：_____。

b步驟①所加酸溶液是_____；請寫出中難溶性物質與酸反應化學方程式：_____、_____；

c裝置Ⅱ作用是_____；從導管A處緩緩鼓入一定量空氣時，裝置Ⅰ作用是_____。

d研究性同學通過簡單計算，認為中一定含有MgCO3，理由是_____。

（實驗結論）通過上述可知：水垢的主要成分有_____。

Answer 1

【答案】MgCO3 分液漏斗 錐形瓶 前 在C處導氣管周圍滴少量水，關閉B活塞和分液漏斗的活塞，將干燥管左邊橡皮管用彈簧夾夾緊，用熱毛巾捂錐形瓶，若C處有氣泡冒出，說明C處漏氣，若C處沒有氣泡冒出，說明C處不漏氣； 稀鹽酸 吸收混在二氧化碳氣體中的水 除去空氣中的二氧化碳 水垢完全反應放出二氧化碳的質量為24g＞22g；根據碳酸鈣、碳酸鎂與鹽酸反應放出二氧化碳的關系：等質量的碳酸鎂與酸反應放出氣體質量大于碳酸鈣，因此，水垢中應含有碳酸鎂； Mg（OH）2、CaCO3、MgCO3

【解析】

[提出猜想]

碳酸鎂微溶于水，因此水垢中可能含有碳酸鎂；

[設計方案]

（1）由溶解性表，要檢查氫氧化鈣是否存在，可利用向溶液中滴加碳酸鈉溶液的方法，因為觀察到反應沒有出現白色沉淀，所以判斷氫氧化鈣不存在；

（2）a．儀器D為添加液體藥品的分液漏斗；而裝置E用作反應容器的錐形瓶；在向裝置中加入藥品進行實驗前，要檢查裝置的氣密性；裝置漏氣主要是出現儀器連接處，因此在C處導氣管周圍滴少量水，關閉B活塞和分液漏斗的活塞，將干燥管左邊橡皮管用彈簧夾夾緊，用熱毛巾捂錐形瓶，若C處有氣泡冒出，說明C處漏氣，若C處沒有氣泡冒出，說明C處不漏氣；

b．由于碳酸鈣與硫酸反應生成微溶于水的硫酸鈣會造成反應中止，因此在選擇酸時應選擇稀鹽酸；鹽酸與氫氧化鎂發生中和反應生成氯化鎂和水，碳酸鈣與鹽酸發生復分解反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，因此水垢中難溶性物質與酸反應的化學方程式為： 、；

c．裝置II中盛放的濃硫酸具有吸水性，在整個裝置中起到吸收混在二氧化碳氣體中的水的作用；裝置I中盛放氫氧化鈉溶液，可吸收空氣中的二氧化碳，以除去空氣中的二氧化碳，防止對后面測定的影響；

d．設50g碳酸鈣完全反應生成二氧化碳氣體質量為x

而根據反應記錄圖，水垢完全反應放出二氧化碳的質量為24g＞22g；根據碳酸鈣、碳酸鎂與鹽酸反應放出二氧化碳的關系：等質量的碳酸鎂與酸反應放出氣體質量大于碳酸鈣，因此，水垢中應含有碳酸鎂；

[實驗結論]

根據資料：水垢中一定含有Mg（OH）2和CaCO3；根據放出二氧化碳的質量為24g的實驗數據，通過計算可判斷水垢中一定含有碳酸鎂；故水垢中含有Mg（OH）2、CaCO3、MgCO3三種物質。