Question

某�；瘜W(xué)小組對熱水壺底部水垢的主要成分進行了如下探究，請完成以下活動，并回答相關(guān)問題．
【查閱資料】天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO3^-等離子，在加熱的條件下，這些離子趨于生成溶解度更小的物質(zhì)-水垢（主要成分為碳酸鹽和堿）．有關(guān)物質(zhì)的溶解性見下表：

陰離子陽離子	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

【提出猜想】
猜想一：水垢的成分是

 

猜想二：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂
猜想三：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、MgCO₃
猜想四：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂、MgCO₃
【方案設(shè)計】
方案一：確定水垢中是否含有氫氧化銅；方案二：確定水垢中是否含有碳酸鎂．
【實驗步驟】
（1）

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分攪拌、過濾，再往濾液中		水垢中含有氫氧化鈣

（2）利用如圖實驗裝置完成方案二的探究，其主要實驗步驟如下：

Ⅰ．稱量D、E裝置的總質(zhì)量為400.00 g．
Ⅱ．按如圖組裝后，將3 g水垢樣品放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸至錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡，關(guān)閉分流漏斗活塞．
Ⅲ．打開止水夾K，從導(dǎo)管a處緩緩放入空氣，一段時間后稱量裝置D、E的總質(zhì)量為401.54g（堿石灰的主要成分為CaO和NaOH，不考慮裝置內(nèi)空氣對實驗的影響）．
根據(jù)實驗回答下列問題：
①加入樣品前應(yīng)

 

，裝置C的作用是

 

，反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是

 

．
②裝置D中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
③裝置B中生成CO₂的質(zhì)量為

 

g，水垢中

 

含MgCO₃．
A．一定   B．一定不   C．可能．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,堿的化學(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：首先運用題中溶解性表分析得出提出猜想中的兩個空，然后運用碳酸鹽的化學(xué)性質(zhì)解答實驗1和實驗2，最后用碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳這一化學(xué)反應(yīng)解答（1）（2）題，運用極值法確定第（3）小題的答案．

解答：解：由題中溶解性表知碳酸鈣和氫氧化鎂不溶于水，其余的氫氧化鈣、碳酸鎂微溶，碳酸氫鈣和碳酸氫鎂都溶于水，故水垢的主要成分包括：CaCO₃、Mg（OH）₂
實驗1：確定水垢中是否含有氫氧化鈣，選用二氧化碳，二氧化碳能與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀而使溶液變渾濁，故填：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分攪拌、過濾，再往濾液中 通入二氧化碳	變渾濁	水垢中含有氫氧化鈣

（2）①通過產(chǎn)生的二氧化碳來確定碳酸鈣的存在，則必須保證裝置的氣密性良好，C中盛有的是濃硫酸，濃硫酸能除去二氧化碳中的水，反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是 把B中的二氧化碳氣體全部通入DE中，故填：檢查裝置的氣密性，除去二氧化碳中的水，把B中的二氧化碳氣體全部通入DE中；
②氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，故填：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
③生成二氧化碳的質(zhì)量為：401.54g-400.00g=1.54g，設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                  1.54g

100

x

=

44

1.54g

x=3.5g
水垢中如不含碳酸鎂，則碳酸鈣的質(zhì)量為3.5g，而水垢的質(zhì)量是3g，故一定含有碳酸鎂，故填：1.54，A

點評：既考查了實驗也考查了根據(jù)化學(xué)方程式的計算，培養(yǎng)了學(xué)生實驗分析能力和根據(jù)化學(xué)方程式計算能力及運用極值法解題的思想．