Question

（2008?東城區(qū)二模）請(qǐng)你參與某校學(xué)習(xí)小組進(jìn)行的以下研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程，并協(xié)助完成相關(guān)任務(wù)．
【研究課題】探究熱水壺底部水垢的主要成分
【查閱資料】該小組同學(xué)通過(guò)查閱資料知道：
①天然水中一般都含有Ca²⁺、Mg²⁺、HC

O

- 3

等離子．
②在加熱條件下，這些離子趨于生成溶解度更小的物質(zhì)，即水垢．（主要成分為碳酸鹽、堿等物質(zhì)的混合物）．
③堿石灰的化學(xué)成分是CaO與NaOH的混合物，可吸收水分和酸性氣體（如二氧化碳）．
④有關(guān)物質(zhì)的溶解性如下：

物質(zhì)	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】水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和

CaCO₃

，可能含有Ca（OH）₂和

MgCO₃

．
【設(shè)計(jì)方案】（1）甲同學(xué)在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分?jǐn)嚢�，取上層清液加�?!--BA-->

Na₂CO₃溶液

，沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明水垢中無(wú)Ca（OH）₂．
（2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)一步確定水垢中是否含有碳酸鹽的成分．其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按下圖組裝儀器，檢查裝置氣密性，再將50g水垢試樣放入錐形瓶中，并加入足量某酸溶液；
②測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
③待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開(kāi)活塞B，從導(dǎo)管A處緩緩放入一定量的空氣；
④再次稱(chēng)量干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
⑤重復(fù)③和④的操作，直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變，并稱(chēng)得干燥管質(zhì)量增加了24g．

討論：
a．步驟①所加的酸溶液是

稀鹽酸

．
b．從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣時(shí)，裝置Ⅰ的作用是

除去空氣中的CO₂

．
c．研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，認(rèn)為水垢中一定含有MgCO₃，理由是

假設(shè)50g水垢全部為CaCO₃，則產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應(yīng)為22g，而實(shí)驗(yàn)測(cè)得生成的CO₂質(zhì)量＞22g

．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】通過(guò)上述探究可知：水垢的主要成分有

Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃

．

Answer 1

分析：根據(jù)物質(zhì)的溶解性考慮沉淀一定含有的成分和可能含有的成分；根據(jù)能與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生沉淀考慮需要的物質(zhì)是碳酸鹽；根據(jù)硫酸（鹽酸）與碳酸鈣反應(yīng)的現(xiàn)象不同考慮；本題測(cè)定碳酸鹽主要是通過(guò)碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳來(lái)測(cè)定，最后裝置內(nèi)有二氧化碳，要通過(guò)空氣將二氧化碳排到裝置的右端要考慮空氣中二氧化碳的影響，根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量與碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量大小判斷是否含有碳酸鎂．

解答：解：水垢屬于沉淀下來(lái)的物質(zhì)，所以不溶物質(zhì)一定有，微溶物質(zhì)可能有；根據(jù)加入試劑后沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生，說(shuō)明水垢中無(wú)Ca（OH）₂，說(shuō)明該試劑能與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，所以屬于可溶性碳酸鹽，可以是碳酸鈉；由于硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，反應(yīng)會(huì)停止，所以步驟①所加的酸溶液是稀鹽酸；本題測(cè)定碳酸鹽主要是通過(guò)碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳來(lái)測(cè)定，最后裝置內(nèi)有二氧化碳，要通過(guò)空氣將二氧化碳排到裝置的右端，為了排除空氣中二氧化碳的干擾，必須通過(guò)一種試劑將空氣中二氧化碳吸收；根據(jù)直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變，并稱(chēng)得干燥管質(zhì)量增加了24g，說(shuō)明生成二氧化碳24g，假設(shè)50 g水垢全部為CaCO₃，則產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應(yīng)為22 g，所以水垢中一定含有碳酸鎂；根據(jù)開(kāi)始知道一定含有Mg（OH）₂、CaCO₃，又根據(jù)計(jì)算還存在碳酸鎂，所以成分為Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃．
故答案為：【提出猜想】CaCO₃MgCO₃
【設(shè)計(jì)方案】（1）Na₂CO₃溶液  （2）a．稀鹽酸  b．除去空氣中的CO₂c．假設(shè)50 g水垢全部為CaCO₃，則產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應(yīng)為22 g，而實(shí)驗(yàn)測(cè)得生成的CO₂質(zhì)量＞22 g
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃

點(diǎn)評(píng)：通過(guò)回答本題知道了水垢的主要成分有Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃，在除水垢時(shí)用酸來(lái)除，一般用醋來(lái)除水垢．