Question

請你參與某學習小組研究性學習的過程，并協助完成相關任務：
【研究課題】探究水壺內部水垢的主要成分
【查閱資料】通過查閱資料知道，天然水和水垢所含的物質及其溶解性如下表：
【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和________，可能含有Ca（OH）₂和________．
【設計方案】
（1）甲同學在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分攪拌，靜置．取上層清夜滴入Na₂CO₃溶液，如果沒有白色沉淀，說明水垢中無________（填化學式）．
（2）乙同學設計了下列實驗裝置，進一步確定水垢中含有碳酸鹽的成分．
其主要實驗步驟如下：
①按圖組裝儀器，將50g水垢試樣放入錐形瓶中，逐漸加入足量稀鹽酸．若D瓶增重22g，則水垢全部是CaCO₃．
②待錐形瓶中不再產生氣泡時，打開活塞b，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣；
③稱量D瓶內物質增加的質量；
④重復②和③的操作，直至D瓶內物質質量不變．
測量滴加稀鹽酸體積與D瓶內物質質量的關系如圖2曲線表示：
【評價】（1）A瓶中的NaOH溶液起到________作用．若A瓶中無NaOH溶液，D瓶中的質量將________（填“增大”、“不變”或“減小”），D瓶中發生反應的化學方程式是________；
若正確回答第（2）（3）小題將獎勵4分，但化學試卷總分不超過60分．
（2）一般情況下，兩種不同金屬形成的碳酸鹽與足量演算反應時，若兩種金屬的化合價相同、兩種鹽的質量相同，則相對分子質量小者放出的氣體多．分析圖線可知“水垢中一定含有________（填化學式），理由是________．
（3）裝置圖1中”？”所指處有三根導管同時穿過橡膠塞，已知：導管的直徑為8mm，橡膠塞細段直徑為3cm．從堅固和美觀的角度考慮，請你在圖3中標出應在哪三點打孔為好（用圓圈“O”表示打孔位置）．
以上實驗不能檢測出水垢中含有Mg（OH）₂

Answer 1

解：【提出猜想】碳酸鈣不溶于水，因此水垢中可能含有碳酸鎂，碳酸鎂微溶于水，因此水垢中可能含有碳酸鎂；
故答案為：CaCO₃；MgCO₃；
【設計方案】（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，觀察反應沒有出現沉淀判斷氫氧化鈣的不存在；
故答案為：Ca（OH）₂；
【評價】（1）裝置A中盛放氫氧化鈉溶液，可吸收空氣中的二氧化碳，以除去空氣二氧化碳防止對后面測定的影響；若A瓶中無NaOH溶液，空氣中的二氧化碳會進入裝置中，所以D瓶中的質量將增大；二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應生成碳酸鈉和水，反應的化學方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
故答案為：除去空氣中的CO₂；增大；2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（2）根據題給條件可知，如果全部是碳酸鈣則生成22g氣體，而題目中生成了24g二氧化碳，又根據“兩種不同金屬形成的碳酸鹽與足量鹽酸反應時，若兩金屬的化合價相同、兩種鹽的質量相同，則相對分子質量小者放出的氣體多”根據Mr（MgCO₃）=84，Mr（CaCO₃）=100，所以可以判斷在水垢中還含有碳酸鎂，可以判斷出水垢中還含有碳酸鎂．故答案為：MgCO₃；實際生成CO₂的質量是24g，大于22g；
（3）根據給橡皮塞和導管的直徑以及要求在打孔時最好呈三角形，以達到美觀和堅固的目的．故答案為：．
分析：【提出猜想】根據物質的溶解性，對水垢的成分進行猜想；
【設計方案】（1）根據氫氧化鈣的性質，判斷檢驗氫氧化鈣是否存在所加入的試劑；
【評價】（1）A瓶中的NaOH溶液起到吸收空氣中的二氧化碳；若A瓶中無NaOH溶液，空氣中的二氧化碳會進入裝置中，所以D瓶中的質量將增大；
（2）從題目中可以看出，向裝置圖中通入空氣是為了使實驗結果盡可能的準確，這時我們要排除空氣中二氧化碳的干擾；
（3）在制作裝置是要考慮所制作的裝置美觀耐用，從而我們可以完成最后一題的解答．
點評：本題涉及基礎知識的儀器識別、裝置氣密性的檢查，還涉及較為復雜的數據分析，難度跨度很大，在解答時要謹慎處理．