Question

【題目】浴室噴頭長時間使用會有白色固體附著，俗稱水垢。這是因為硬水中含有較多的可溶性的碳酸氫鈣【Ca(HCO3)2】,還含有可溶性的碳酸氫鎂【Mg(HCO3)2】。查閱資料，加熱時會產生難溶性的固體。其中碳酸氫鈣【Ca(HCO3)2】受熱易分解，生成難溶性的化合物、氣體等物質。某小組想探究碳酸氫鈣受熱分解后產物的成分。
（1）【提出猜想】猜想1．難溶性化合物可能是CaCO3；猜想2．氣體可能是H2、CO、CO2 。
【方案設計】請你設計實驗，幫助該組同學確定難溶物的成分。

實驗步驟	實驗現象	結論
		難溶物是CaCO3

（2）【實驗探究】該組同學設計如圖實驗，繼續探究氣體的成分。

操作1．加熱A裝置，一段時間后，B裝置中的澄清石灰水變渾濁。
操作2．在a處用燃著的木條檢驗，無明顯現象。
【實驗結論】結論1．碳酸氫鈣分解產生的氣體是；
結論2．碳酸氫鈣受熱分解的化學方程式為。
（3）【反思評價】有同學提出：硬水中可溶性的碳酸氫鎂【Mg(HCO3)2】受熱也會產生不溶性的固體，那水垢的成分中還有什么物質？根據上述探究，該組同學設計如下圖裝置進一步實驗。（已知堿石灰主要成分為CaO和NaOH）

【實驗測定】 步驟如下：
①按圖組裝儀器，先 ， 再將50g水垢樣品放入錐形瓶中。
②打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣。
③逐滴加入足量稀鹽酸，待錐形瓶中出現氣泡不再產生現象時，停止滴加稀鹽酸。
④打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣；
⑤稱量D瓶內物質增加的質量，直至D瓶內物質質量不變；
⑥測量滴加稀鹽酸體積與D瓶內物質增加質量的關系如下圖曲線所示。

（4）【討論交流】
①A裝置中的NaOH溶液的作用是 ， 若沒有A裝置，D裝置中的質量將（填“偏大”、“不變”或“偏小”）。
②C裝置中濃硫酸的作用是 ， E裝置的作用是。
③分析曲線圖，通過計算可知：水垢中一定含有（化學式） ， 理由是。
④查閱資料：水垢的主要成分有CaCO3、MgCO3和Mg(OH)2三種成分，三種物質加熱后均能生成兩種氧化物。小組同學提出探究水垢中氫氧化鎂的質量分數：另取質量為50g的水垢試樣，放入試管中加熱至質量不再減少為止，測得二氧化碳24 g，殘留固體25.1g。結合以上數據，確定水垢樣品中氫氧化鎂的質量分數為。（結果保留小數點后一位）

Answer 1

【答案】
（1）取樣,滴加稀鹽酸,有氣泡產生
（2）CO2,Ca(HCO3)2 CaCO3 ↓+ CO2↑+H2O
（3）檢查裝置氣密性
（4）吸收鼓入空氣中的二氧化碳,偏大,吸水干燥,吸收外界空氣中CO2和H2O,MgCO3（或CaCO3和MgCO3）,若只有CaCO3則50g只能生成CO222g,測定生成的CO224g,則一定還有MgCO3,5.8%
【解析】(1).碳酸鹽能與酸反應生成二氧化碳，所以取樣，滴加稀鹽酸，有氣泡產生，可證明難溶物是CaCO3；(2)碳酸氫鈣分解產生氣體CO2、碳酸鈣、水；反應方程式為：Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O；(3).做實驗時要先檢查裝置氣密性，然后再加入藥品；(4).A裝置中的NaOH溶液的作用是吸收鼓入空氣中的二氧化碳，因二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水；(7).若沒有A裝置，D裝置將吸收空氣中的二氧化碳，導致質量偏大(8).濃硫酸有吸水性，可吸水干燥二氧化碳；E裝置的作用是吸收外界空氣中CO2和H2O；D裝置中的質量將吸收空氣中的二氧化碳，導致質量偏大；水垢的成分是碳酸鈣和氫氧化鎂；每碳酸鈣完全反應生成44g二氧化碳，每84g碳酸鎂完全反應生成44g二氧化碳，因為若只有CaCO3則50g只能生成CO222g，測定生成的CO224g，則一定還有MgCO3；碳酸鎂在加熱條件分解生成氧化鎂和二氧化碳，碳酸鈣在加熱條件下生成二氧化碳和氧化鈣，氫氧化鎂加熱條件下分解生成氧化鎂和水；所以加熱后減少的是水的二氧化碳的總量；質量為50g的水垢試樣，放入試管中加熱至質量不再減少為止，殘留固體25.1g，則生成二氧化碳和水的總量為：50g-25.1g=24.9g,測得二氧化碳24g，所以水的質量為0.9g。氫氧化鎂可看做MgOH2O，氫氧化鎂的質量為：0.9g÷（18÷58×100%）=2.9g；水垢樣品中氫氧化鎂的質量分數為2.9g÷50g×100%=5.8%。
所以答案是：取樣，滴加稀鹽酸；有氣泡產生；CO2；Ca(HCO3)2 CaCO3 ↓+ CO2↑+H2O；檢查裝置氣密性；吸收鼓入空氣中的二氧化碳；偏大；吸水干燥；吸收外界空氣中CO2和H2O；MgCO3（或CaCO3和MgCO3）；若只有CaCO3則50g只能生成CO222g，測定生成的CO224g，則一定還有MgCO3；5.8%。

【考點精析】通過靈活運用根據化學反應方程式的計算，掌握各物質間質量比=系數×相對分子質量之比即可以解答此題．