Question

【題目】天然水大多含Ca2+、Mg2+、HCO3-等離子，加熱會產生水垢，水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。

(1)天然水中的HCO3-來自于空氣中的CO2。用相關方程式表示CO2溶于水形成HCO3-的過程。______________________________________________________________

(2)天然水煮沸時，其中微溶的MgCO3轉換成難溶的Mg(OH)2，寫出發生反應的化學方程式。____________________________________________

為確定某水垢樣品的成分，利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高溫分解的性質，精確稱量5.000g水垢樣品，用如下圖裝置進行實驗。

(3)A中盛放的試劑是__________。裝置F的作用是_________________________。反應結束后，需要再通入一段時間的空氣，目的是_______________________。

(4)利用上述裝置測定水垢中Mg(OH)2的含量時，需要測量的數據有__________。

(5)實驗測得裝置E增重2.200g，請問水垢樣品中是否含有MgCO3?判斷依據是_______________________________________________________。

Answer 1

【答案】CO2+H2OH2CO3、H2CO3H++HCO3-或CO2+H2OHCO3-+H+ MgCO3+H2O→Mg(OH)2+CO2 . NaOH溶液 吸收空氣中H2O和CO2，防止其進入E中干擾實驗測定；排盡裝置中的產物CO2和H2O，使其充分被D、E裝置吸收 D裝置反應前后的質量 含 題中給出的信息是水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，若增重2.200g全來自于CaCO3分解產生的CO2，則計算得出CaCO3的質量為5.000g，而樣品的總質量為5.000g，與題意不符，因此樣品中含有MgCO3

【解析】

利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高溫分解生成CO2、H2O的性質，通過測定分解產物的質量確定水垢樣品的成分。緊扣這一實驗目的，選擇實驗試劑、判斷裝置作用、分析采集數據。

(1)空氣中的CO2溶于水、并與水反應生成碳酸：CO2+H2OH2CO3，碳酸微弱電離生成HCO3-：H2CO3H++HCO3-。

(2)煮沸天然水時，微溶的MgCO3發生雙水解反應生成難溶的Mg(OH)2，總的化學方程式為MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。

(3)為測定樣品分解生成的CO2、H2O的質量，必須使用不含CO2、H2O的空氣通入裝置，才不會引起測量誤差，故A、B裝置中分別用NaOH溶液、濃硫酸除去空氣中的CO2、H2O；D、E裝置分別吸收樣品分解生成的H2O、CO2，裝置E中堿石灰吸收空氣中的CO2、H2O，防止其進入E中干擾實驗測定。為保證樣品分解產生的H2O、CO2能被D、E裝置完全吸收，反應后再通入一段時間的空氣，將樣品生成的氣體導入D、E裝置中。

(4)樣品中只有Mg(OH)2分解生成H2O，故測定樣品分解生成H2O的質量，即可計算Mg(OH)2含量。為此，需要測量D裝置在反應前后的質量。

(5)據題意，水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。裝置E增重2.200g為CO2質量，二氧化碳的物質的量是0.05mol，若全部來自CaCO3分解，則CaCO3質量為5.000g，不符合題意，故5.000g水垢樣品中必含MgCO3。