Question

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，在加熱的條件下，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：

陰離子陽離子	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

【提出猜想】
猜想一：水垢的成分是

 

猜想二：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂
猜想三：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、MgCO₃
猜想四：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂、MgCO₃
【方案設計】
方案一：確定水垢中是否含有氫氧化銅；方案二：確定水垢中是否含有碳酸鎂．
【實驗步驟】
（1）

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分攪拌、過濾，再往濾液中		水垢中含有氫氧化鈣

（2）利用如圖實驗裝置完成方案二的探究，其主要實驗步驟如下：

Ⅰ．稱量D、E裝置的總質量為400.00 g．
Ⅱ．按如圖組裝后，將3 g水垢樣品放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸至錐形瓶中不再產生氣泡，關閉分流漏斗活塞．
Ⅲ．打開止水夾K，從導管a處緩緩放入空氣，一段時間后稱量裝置D、E的總質量為401.54g（堿石灰的主要成分為CaO和NaOH，不考慮裝置內空氣對實驗的影響）．
根據實驗回答下列問題：
①加入樣品前應

 

，裝置C的作用是

 

，反應結束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是

 

．
②裝置D中反應的化學方程式為

 

．
③裝置B中生成CO₂的質量為

 

g，水垢中

 

含MgCO₃．
A．一定   B．一定不   C．可能．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,堿的化學性質,鹽的化學性質,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：首先運用題中溶解性表分析得出提出猜想中的兩個空，然后運用碳酸鹽的化學性質解答實驗1和實驗2，最后用碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳這一化學反應解答（1）（2）題，運用極值法確定第（3）小題的答案．

解答：解：由題中溶解性表知碳酸鈣和氫氧化鎂不溶于水，其余的氫氧化鈣、碳酸鎂微溶，碳酸氫鈣和碳酸氫鎂都溶于水，故水垢的主要成分包括：CaCO₃、Mg（OH）₂
實驗1：確定水垢中是否含有氫氧化鈣，選用二氧化碳，二氧化碳能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀而使溶液變渾濁，故填：

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分攪拌、過濾，再往濾液中 通入二氧化碳	變渾濁	水垢中含有氫氧化鈣

（2）①通過產生的二氧化碳來確定碳酸鈣的存在，則必須保證裝置的氣密性良好，C中盛有的是濃硫酸，濃硫酸能除去二氧化碳中的水，反應結束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是 把B中的二氧化碳氣體全部通入DE中，故填：檢查裝置的氣密性，除去二氧化碳中的水，把B中的二氧化碳氣體全部通入DE中；
②氫氧化鈉能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，故填：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
③生成二氧化碳的質量為：401.54g-400.00g=1.54g，設碳酸鈣的質量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                  1.54g

100

x

=

44

1.54g

x=3.5g
水垢中如不含碳酸鎂，則碳酸鈣的質量為3.5g，而水垢的質量是3g，故一定含有碳酸鎂，故填：1.54，A

點評：既考查了實驗也考查了根據化學方程式的計算，培養(yǎng)了學生實驗分析能力和根據化學方程式計算能力及運用極值法解題的思想．