Question

【題目】請(qǐng)你參與某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過程，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）該同學(xué)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(shí)，這些離子趨于生成溶解度更小物質(zhì)-（為碳酸鹽、堿等混合物），中一定含有Mg（OH）2和CaCO3同時(shí)，他們還查閱到下列有關(guān)物質(zhì)溶解性：

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

（設(shè)計(jì)方案）

（1）甲同學(xué)在燒杯中放入少量研碎，加入適量蒸餾水充分?jǐn)嚢�，取上層清液加�?/span>Na2CO3溶液，沒有白色沉淀，說明中無Ca（OH）2；

（2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)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(cè)量一定時(shí)間內(nèi)干燥管內(nèi)物質(zhì)增加質(zhì)量（見下列曲線）；

③待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開活塞B，從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量空氣；

④再次稱量干燥管內(nèi)物質(zhì)增加質(zhì)量；

⑤重復(fù)③和④操作，直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)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(dǎo)氣管與橡皮塞接觸地方（即上圖裝置中C處）是否漏氣，應(yīng)在裝藥品之_____（填“前”或“后”）。

檢查，請(qǐng)寫出檢查C處是否漏氣方法：_____。

b步驟①所加酸溶液是_____；請(qǐng)寫出中難溶性物質(zhì)與酸反應(yīng)化學(xué)方程式：_____、_____；

c裝置Ⅱ作用是_____；從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量空氣時(shí)，裝置Ⅰ作用是_____。

d研究性同學(xué)通過簡(jiǎn)單計(jì)算，認(rèn)為中一定含有MgCO3，理由是_____。

（實(shí)驗(yàn)結(jié)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(dǎo)氣管周圍滴少量水，關(guān)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?xì)怏w中的水 除去空氣中的二氧化碳 水垢完全反應(yīng)放出二氧化碳的質(zhì)量為24g＞22g；根據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳的關(guān)系：等質(zhì)量的碳酸鎂與酸反應(yīng)放出氣體質(zhì)量大于碳酸鈣，因此，水垢中應(yīng)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(shè)計(jì)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?yàn)橛^察到反應(yīng)沒有出現(xiàn)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(yīng)容器的錐形瓶；在向裝置中加入藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，要檢查裝置的氣密性；裝置漏氣主要是出現(xiàn)儀器連接處，因此在C處導(dǎo)氣管周圍滴少量水，關(guān)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(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣會(huì)造成反應(yīng)中止，因此在選擇酸時(shí)應(yīng)選擇稀鹽酸；鹽酸與氫氧化鎂發(fā)生中和反應(yīng)生成氯化鎂和水，碳酸鈣與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，因此水垢中難溶性物質(zhì)與酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 、；

c．裝置II中盛放的濃硫酸具有吸水性，在整個(gè)裝置中起到吸收混在二氧化碳?xì)怏w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(duì)后面測(cè)定的影響；

d．設(shè)50g碳酸鈣完全反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量為x

而根據(jù)反應(yīng)記錄圖，水垢完全反應(yīng)放出二氧化碳的質(zhì)量為24g＞22g；根據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳的關(guān)系：等質(zhì)量的碳酸鎂與酸反應(yīng)放出氣體質(zhì)量大于碳酸鈣，因此，水垢中應(yīng)含有碳酸鎂；

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]

根據(jù)資料：水垢中一定含有Mg（OH）2和CaCO3；根據(jù)放出二氧化碳的質(zhì)量為24g的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過計(jì)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(zhì)。