Question

【題目】化學小組對熱水壺底部水垢的主要成分進行了如下探究，請回答問題。

【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。

【提出猜想】水垢的主要成分中一定含有______和_________(填化學式)，可能含有Ca(OH)2和MgCO3。

【設計方案】 實驗１：確定水垢中是否含Ca(OH)2和CaCO3

實驗步驟	實驗現象	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，在濾液中加入Na2CO3溶液。	沒有白色沉淀產生	一定不含 Ca(OH)2 ，一定含 CaCO3

實驗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：

稱量D、E裝置總質量為600.00g，按上圖組裝后，將2.50g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸溶液，待錐形瓶中不再產生氣泡時，打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入空氣，一段時間后稱量裝置D、E的總質量為601.25g(堿石灰主要成分為CaO和NaOH，不考慮裝置內空氣對實驗的影響)。

【實驗討論】（1）加入樣品前應_______________________________。

（2）反應結束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是_______________________，裝置A的作用是________________________________ 。

（3）A、B裝置之間_____設置干燥裝置(填：“要”或“不要”)，理由是_____________。

（4）裝置B中生成CO2的質量為______g。通過計算說明水垢中_____含MgCO3(填字母)。

A. 一定 B. 一定不 C. 可能 D. 無法確定

實驗3：確定水垢中是否含有Mg(OH)2

（5）另取質量為2.50g的水垢，加入3.65%的稀鹽酸與之反應，測得消耗稀鹽酸w g。結合以上實驗結論，判斷w的值滿足________________條件時，水垢中一定含有Mg(OH)2。

Answer 1

【答案】 CaCO3 Mg(OH)2 檢查裝置氣密性 使反應產生二氧化碳被D、E完全吸收 除去空氣中二氧化碳 不要 因為二氧化碳進入D裝置前有氣體干燥裝置C 1.25克 A W>56.8

【解析】【提出猜想】根據表格可以看出，碳酸鈣和氫氧化鎂是不溶于水的物質，故水垢中一定含有碳酸鈣和氫氧化鎂，可能含有Ca(OH)2和MgCO3；

實驗2：【實驗討論】(1)因為實驗需要測定生成的二氧化碳的質量，需要保證裝置不漏氣，所以需要檢查裝置的氣密性；

(2)反應結束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣是為了將裝置中的二氧化碳全部吸收，裝置A中NaOH溶液是除去空氣中二氧化碳；

(3)B中反應是固與液反應，生成的CO2中混有水氣，通過C中濃硫酸干燥，則A、B裝置之間不要設置干燥裝置；

(4)反應前后D、E裝置的質量差為：601.25g-600.00g=1.25g，設生成1.25g二氧化碳需要碳酸鈣的質量為x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 1.25g

=，解得：x=2.84g，而水垢的質量為2.50g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸鎂存在，答案為A；

(5)設2.50g的水垢完全溶于3.65%的稀鹽酸生成1.25gCO2，消耗的稀鹽酸質量為x，

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
73 44

x×3.65% 1.25

=，解得x=56.8g，則消耗稀鹽酸大于56.8g時，水垢中一定含有Mg(OH)2。