【題目】10分某;瘜W小組對熱水壺底部水垢的主要成分進行了如下探究,請完成以下活動并回答相關問題。

【查閱資料】

天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3等離子,在加熱條件下,這些離子趨于生成溶解度更小的物質——水垢(主要成分為碳酸鹽和堿。有關物質的溶解性見下表(20℃

陰離子

陽離子

OH-

CO32-

HCO3-

Ca2+

微溶

不溶

可溶

Mg2+

不溶

微溶

可溶

根據(jù)上述物質的溶解性,小組同學確定水垢的主要成分中一定含有的兩種物質是 ,可能含有Ca(OH2和MgCO3。

【提出問題】水垢的主要成分中是否含有Ca(OH2和MgCO3呢?

【實驗方案1】確定水垢中是否含Ca(OH2

實驗步驟

實驗現(xiàn)象

結論

在少量研碎的水垢中,加入適量的蒸餾水充分攪拌,過濾,在濾液里加入Na2CO3溶液。

_______________

水垢中無Ca(OH2

【實驗方案2】確定水垢中是否含MgCO3

利用下列實驗裝置,完成實驗2探究。其主要實驗步驟如下:

按上圖組裝后,將9.8g水垢試樣放入錐形瓶中,打開止水夾K,從導管a處緩緩鼓入空氣,一段時間后精確稱量D、E裝置總質量為600.0g關閉止水夾K,加入足量稀鹽酸溶液,待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時,打開止水夾K,從導管a處再次緩緩鼓入空氣,一段時間后稱量裝置D、E的總質量為604.4g(注意:堿石灰主要成分為CaO和NaOH的混合物。

【實驗討論】

(1加入藥品前應 ;待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時,打開止水夾K,緩緩鼓入空氣的目的是

(2C裝置的作用是: __ 。

(3裝置B中生成CO2的質量為 g。通過計算說明該水垢中 (填序號含MgCO3。

A.一定 B.一定不 C.可能 D.無法確定

【實驗方案3】定量探究水垢中氫氧化鎂的質量分數(shù)

另取質量為9.8g的水垢試樣,加入7.3%稀鹽酸與之恰好完全反應,測得消耗稀鹽酸110 g。結合以上數(shù)據(jù)和實驗結論,計算水垢樣品中氫氧化鎂的質量分數(shù)(寫出計算過程,結果保留1位小數(shù)。

【反思】缺少F裝置會使所測水垢樣品中氫氧化鎂的質量分數(shù) _____________(填寫“偏大”或“偏小”或“不變”

【答案】Ca(HCO32Mg(HCO32 無白色沉淀

(1檢查裝置氣密性 將生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收

(2吸水

(34.4 A

【實驗方案3】設用于產(chǎn)生二氧化碳所消耗鹽酸質量為X,氫氧化鎂質量為Y

CaCO3+ 2 HCl == CaCl2 + CO2↑+ H2O

73 44

7.3%X 4.4克

73/44=7.3%X/4.4克 X=100克

則與氫氧化鎂反應消耗鹽酸質量為10克

Mg(OH2+2HCl==MgCl2+2H2O

58 73

Y 10g×7.3%

58/73=Y/ 10g×7.3% Y=0.58 g

則氫氧化鎂的質量分數(shù)= 0.58 g/ 9.8g ×100%=5.9%

【反思】偏小

【解析】

試題分析:【查閱資料】根據(jù)溶解性表可知,水垢的主要成分中一定含有的兩種物質是碳酸氫鈣和碳酸氫鎂【實驗方案1】碳酸鈉與氫氧化鈣反應,生成碳酸鈣白色沉淀,若沒有產(chǎn)生白色沉淀,則證明不含氫氧化鈣;

【實驗討論】(1加入藥品前應先檢查裝置氣密性;鼓入空氣目的是將生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收

(2濃硫酸具有吸水性,能除去氣體中的水分。

(3根據(jù)題意知,反應前后增加的質量即為生成二氧化碳質量,然后根據(jù)二氧化碳質量,利用化學方程式計算出需要碳酸鈣質量即可。具體步驟如下:

設生成4.4克二氧化碳需要碳酸鈣質量為X

CaCO3+ 2 HCl == CaCl2 + CO2↑+ H2O

100 44

X 4.4克

100/44=X/4.4克 X=10克

而水垢質量為9.8g,則說明水垢中一定含有碳酸鎂。故選A

【實驗方案3】設用于產(chǎn)生二氧化碳所消耗鹽酸質量為X,氫氧化鎂質量為Y

CaCO3+ 2 HCl == CaCl2 + CO2↑+ H2O

73 44

7.3%X 4.4克

73/44=7.3%X/4.4克 X=100克

則與氫氧化鎂反應消耗鹽酸質量為10克

Mg(OH2+2HCl==MgCl2+2H2O

59 73

Y 10g×7.3%

58/73=Y/ 10g×7.3% Y=0.58 g

則氫氧化鎂的質量分數(shù)= 0.58 g/ 9.8g ×100%=5.9%

【反思】 缺少F裝置就會使所測得二氧化碳質量增大,則碳酸鈣與稀鹽酸反應時,消耗稀鹽酸質量增大,從而使與氫氧化鎂反應消耗鹽酸質量減少,最后得出氫氧化鎂質量就減少,所得氫氧化鎂溶質質量分數(shù)就偏小。

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