Question

11．某化學(xué)研究小組進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，請你協(xié)助完成相關(guān)任務(wù)．
【研究課題1】探究水壺內(nèi)部水垢的主要成分
【查閱資料】（1）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(zhì)--水垢（主要成分為碳酸鹽和堿）．天然水和水垢所含的物質(zhì)及其溶解性如下表：

物  質(zhì)	Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Ca（OH）2	Mg（OH）2	CaCO3	MgCO3[來源：]
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃．
【設(shè)計方案】
（1）甲同學(xué)在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分?jǐn)嚢�，靜置．取上層清液滴入Na₂CO₃溶液，如果沒有白色沉淀，說明水垢中無Ca（OH）₂（填化學(xué)式）．
（2）乙同學(xué)設(shè)計了如圖2實驗裝置，進(jìn)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1組裝儀器，將50g水垢試樣放入錐形瓶中，逐滴加入足量稀鹽酸．
②待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時，打開活塞b，從導(dǎo)管a處緩緩鼓入一定量的空氣，使裝置內(nèi)的氣體緩緩?fù)ㄟ^后面的裝置．
③稱量D瓶內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
④重復(fù)②和③的操作，直至D瓶內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變．
測量滴加稀鹽酸體積與D瓶內(nèi)物質(zhì)增加質(zhì)量的關(guān)系如圖3曲線所示；
【思考與評價】（1）當(dāng)水中含較多可溶性鈣、鎂化合物的水叫硬水，生活中降低水的硬度的常用方法是：煮沸
（2）A瓶中的NaOH溶液作用是吸收空氣中的二氧化碳
（3）若50g水垢全部是碳酸鈣，則最終應(yīng)該產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是22克
（4）一般情況下，兩種不同金屬形成的碳酸鹽與足量鹽酸反應(yīng)時，若兩金屬的化合價相同、兩種鹽的質(zhì)量相同，則相對分子質(zhì)量小者放出的氣體多．
分析曲線圖可知：水垢中一定含有MgCO₃（化學(xué)式）理由是：水垢中只有碳酸鈣時只生二氧化碳質(zhì)量是22克，實際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸鎂．

Answer 1

分析 【提出猜想】根據(jù)物質(zhì)的溶解性，對水垢的成分進(jìn)行猜想；
【設(shè)計方案】（1）根據(jù)氫氧化鈣的性質(zhì)能和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀判斷現(xiàn)象；
【思考與評價】（1）根據(jù)生活中降低水的硬度的常用方法是煮沸進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)實驗?zāi)緼瓶中的NaOH溶液作用是吸收空氣中的二氧化碳進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)碳酸鈣質(zhì)量求出二氧化碳的質(zhì)量；
（4）根據(jù)水垢中只有碳酸鈣時只生二氧化碳質(zhì)量是22g，實際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于22g進(jìn)行解答．

解答 解：【提出猜想】由物質(zhì)的溶解性，水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃；
【設(shè)計方案】（1）氫氧化鈣能和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，取上層清液滴入Na₂CO₃溶液，如果沒有白色沉淀，說明水垢中無Ca（OH）₂；
【思考與評價】（1）生活中降低水的硬度的常用方法是煮沸；
（2）實驗?zāi)緼瓶中的NaOH溶液作用是吸收空氣中的二氧化碳；
（3）設(shè)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O
100               44
50g                x
$\frac{100}{50g}$=$\frac{44}{x}$
x=22g
答：產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是22g；
（4）水垢中只有碳酸鈣時只生二氧化碳質(zhì)量是22g，實際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸鎂．
故答案為：【提出猜想】CaCO₃；
【設(shè)計方案】Ca（OH）₂；
【思考與評價】（1）煮沸；
（2）吸收空氣中的二氧化碳；
（3）22g；
（4）MgCO₃；水垢中只有碳酸鈣時只生二氧化碳質(zhì)量是22克，實際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸鎂．

點評 本題涉及基礎(chǔ)知識的儀器識別、裝置氣密性的檢查，還涉及較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，難度跨度很大，在解答時要謹(jǐn)慎處理．