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请你参与某学习小组进行研究性学习的过程,并协助完成相关任务.
研究课题:
探究热水壶底部水垢的主要成分
查阅资料:
该小组同学通过查阅资料知道,天然水中一般都含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子,在加热条件下,这些离子趋于生成溶解度更小的物质--水垢(主要成分为碳酸盐、碱等的混合物).同时,他们还查阅到下列有关物质的溶解性:
物  质 Ca(HCO32 Mg(HCO32 Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3
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
 
,可能含有Ca(OH)2
 

设计方案:
(1)甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢,加入适量蒸馏水充分搅拌,取上层清液加入
 
,没有白色沉淀,说明水垢中无Ca(OH)2
(2)乙同学设计了下列实验装置,进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分.其主要实验步骤如下:
①按图组装仪器,将50g水垢试样放入锥形瓶中,加入足量某酸溶液;
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量(见下列曲线);
③待锥形瓶中不再产生气泡时,打开活塞B,从导管A处缓缓鼓入一定量的空气;
④再次称量干燥管内物质增加的质量;
⑤重复③和④的操作,直至干燥管内物质质量不变.
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讨论:
a、步骤①加入样品前还应检查
 
,所加的酸溶液是
 

b、装置Ⅱ的作用是
 
;从导管A处缓缓鼓入一定量的空气时,装置Ⅰ的作用是
 

c、研究性小组的同学通过简单计算,认为水垢中一定含有MgCO3,理由是
 

实验结论:通过上述探究可知:水垢的主要成分有
 
分析:提出猜想:水垢主要成分为不溶性或微溶性的碳酸盐、碱等的混合物;结合溶解性表,分析表中不溶或微溶物,对水垢成分进行猜想;
设计方案:(1)利用氢氧化钙能与可溶性碳酸盐生成不溶性的碳酸钙沉淀,可采取滴加碳酸钠溶液的方法检验清液中是否含有氢氧化钙;
(2)可利用碳酸盐能与稀盐酸反应放出气体二氧化碳,通过干燥管内物质增加的质量测定水垢与足量稀盐酸充分反应后所放出二氧化碳的量,根据化学方程式进行计算,判断水垢中碳酸盐的组成;
实验结论:综合整个探究过程,得出水垢主要成分的结论.
解答:解:提出猜想:根据查阅到有关物质的溶解性表,氢氧化镁和碳酸钙不溶,而氢氧化钙和碳酸镁微溶,因此,猜想水垢中一定含有不溶的氢氧化镁和碳酸钙,可能含有微溶的氢氧化钙和碳酸镁;
故答案为:CaCO3;MgCO3
设计方案:(1)为检验氢氧化钙,取上层清液加入碳酸钠溶液,无白色沉淀出现,说明所取上层清液中不含氢氧化钙;
故答案为:Na2CO3溶液;
(2)a、为防止实验过程中因装置漏气而造成结果错误,在进行实验前要对装置的气密性进行检验;利用碳酸盐可与稀盐酸完全反应放出二氧化碳,因此,所使用的酸应为稀动盐酸;
故答案为:装置的气密性;稀盐酸;
b、装置II中盛放的浓硫酸可以吸收生成的二氧化碳气体中混有的水,避免水对气体质量的测定产生影响;装置I中盛放的氢氧化钠溶液可除去空气中的二氧化碳,避免在鼓入空气时空气中的二氧化碳影响对反应生成二氧化碳质量测定;
故答案为:吸收CO2中的水;除去空气中的CO2
c、干燥管内碱石灰因吸收二氧化碳而质量增加,干燥管增加的质量即为二氧化碳气体的质量;根据测量结果所得曲线,最终产生二氧化碳质量为24g;
假设50g水垢全部为碳酸钙或碳酸镁,完全反应放出二氧化碳的质量分别为x、y
CaCO3~CO2
100    44
50g     x
100
50g
=
44
x
  x=22g<24g,因此水垢不能全部为碳酸钙;
MgCO3~CO2
84     44
50g    y
84
50g
=
44
y
  y≈26.2g>24g,因此水垢一定含有碳酸镁;
故答案为:即使50g水垢全部为CaCO3,产生CO2的质量应为22g,而实验测得生成的CO2质量>22g;
实验结论:根据甲同学的实验,该水垢样品中一定不含氢氧化钙;根据乙同学的实验探究,该水垢样品中一定含碳酸镁;因此,水垢的主要成分应为氢氧化镁、碳酸钙和碳酸镁的混合物;
故答案为:Mg(OH)2、CaCO3、MgCO3
点评:根据装置的特点及装置中所盛放药品的性质,对装置的作用进行理解,是解决给出实验装置类探究问题的一个重要手段.
练习册系列答案
相关习题

科目:初中化学 来源: 题型:阅读理解

29、下面是某实验小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务.
【研究课题】探究草酸晶体受热分解的产物
【查阅资料】
(1)该小组同学通过网络查询,获得草酸及草酸晶体的一些相关知识:

(2)白色的无水硫酸铜遇水蒸气会变蓝色
【作出猜想】
第一种:草酸分解产物CO2和H2
第二种:草酸分解产物是CO2、CO和H2O
第三种:草酸的分解产物是
CO2
H2O
(你猜想的产物化学式)
【设计实验】

【实验操作】
甲同学按其设计的实验装置(如图1)实验时观察到澄清的石灰水变浑浊了,乙同学按图2的装置实验也观察到澄清的石灰水变浑浊了,这些现象证明产物中一定有
CO2
; 无水CuSO4变蓝,证明产物中还有
H2O
若产物中有CO,则乙的对应实验现象是
干燥管上方的气体,可以燃烧,烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊;
证明CO生成的化学反应方程式是
2CO+O2═2CO2
CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O

得出结论
若第二种猜想是正确的,请你写出草酸分解的反应方程式
H2C2O4═CO2↑+CO↑+H2O

【反思评价】
乙认为甲设计的实验装置有缺陷:由于试管口向下倾斜,草酸晶体熔点较低,加热到182℃便开始熔化,因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验.请你谈谈装置2的至少两点优于装置1的优点:
防止熔化的草酸流出;图2装置可以检验出生成物中是否有水蒸气;

利用乙设计的装置证明产物中没有H2的方法是:
在干燥管上方罩一干冷烧杯,点燃气体,观察烧杯内壁无水珠出现.

【交流讨论】
丙同学继续查阅相关资料发现:草酸是一种酸,在受热分解过程中有少量升华;草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物.丙同学通过进一步研究,对实验中CO2的检验提出质疑,并提出实验的改进措施,他提出的措施是
在C、D装置之间加一个冷却装置(塞有双孔橡皮塞的试管或广口瓶等)或盛有水的洗气瓶

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科目:初中化学 来源: 题型:阅读理解

下面是某实验小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务.
研究课题:探究草酸晶体受热分解的产物
查阅资料:
(1)该小组同学通过网络查询,获得草酸及草酸晶体的一些相关知识:
名称 化学式 颜色、状态 溶解性 熔点(℃) 密度(g/cm3 草酸 H2C2O4 - 易溶于水 189.5 1.900 草酸晶体 H2C2O4?2H2O 无色晶体 - 101.5 1.650
(2)白色的无水硫酸铜遇水蒸气会变蓝色
作出猜想:
第一种:草酸分解产物CO2和H2
第二种:草酸分解产物是CO2、CO和H2O
第三种:草酸的分解产物是
 
 
(你猜想的产物化学式)
设计实验:
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实验操作:甲同学按其设计的实验装置(如图1)实验时观察到澄清的石灰水变浑浊了乙同学按图2的装置实验也观察到澄清的石灰水变浑浊了,这些现象证明产物中一定有
 
; 无水CuSO4变蓝,证明产物中还有
 
若产物中有CO,则乙的对应实验现象是
 
证明CO生成的化学反应方程式是
 
 

得出结论:若第二种猜想是正确的,请你写出草酸分解的反应方程式
 

反思评价:乙认为甲设计的实验装置有缺陷:由于试管口向下倾斜,草酸晶体熔点较低,加热到182℃便开始熔化,因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验.请你谈谈装置2的至少两点优于装置1的优点:
 

 

利用乙设计的装置证明产物中没有H2的方法是:
 

交流讨论:丙同学继续查阅相关资料发现:草酸是一种酸,在受热分解过程中有少量升华;草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物.丙同学通过进一步研究,对实验中CO2的检验提出质疑,并提出实验的改进措施,他提出的措施是
 

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科目:初中化学 来源: 题型:阅读理解

下面是某实验小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务.
研究课题:探究草酸晶体受热分解的产物
查阅资料:
(1)该小组同学通过网络查询,获得草酸及草酸晶体的一些相关知识:
名称 化学式 颜色、状态 溶解性 熔点(℃) 密度(g/cm3
草酸 H2C2O4 - 易溶于水 189.5 1.900
草酸晶体 H2C2O4?2H2O 无色晶体 - 101.5 1.650
(2)白色的无水硫酸铜遇水蒸气会变蓝色
作出猜想:
第一种:草酸分解产物CO2和H2
第二种:草酸分解产物是CO2、CO和H2O
设计实验:
实验操作:甲同学按其设计的实验装置(如图1)实验时观察到澄清的石灰水变浑浊了;乙同学按图2的装置实验也观察到澄清的石灰水变浑浊了,这些现象证明产物中一定有
CO2
CO2
; 无水CuSO4变蓝,证明产物中还有
H2O
H2O
若产物中有CO,则乙的对应实验现象是
点燃干燥管上方的气体,可以燃烧,烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊
点燃干燥管上方的气体,可以燃烧,烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊
证明CO生成的化学反应方程式是
2CO+O2
 点燃 
.
 
2CO2
2CO+O2
 点燃 
.
 
2CO2
CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O
CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O

得出结论:若第二种猜想是正确的,请你写出草酸分解的反应方程式
H2C2O4
  △  
.
 
CO2↑+CO↑+H2O
H2C2O4
  △  
.
 
CO2↑+CO↑+H2O

反思评价:乙认为甲设计的实验装置有缺陷:由于试管口向下倾斜,草酸晶体熔点较低,加热到182℃便开始熔化,因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验.请你谈谈装置2的至少两点优于装置1的优点:
1
防止熔化的草酸流出
防止熔化的草酸流出
;2
图2装置可以检验出生成物中是否有水蒸气
图2装置可以检验出生成物中是否有水蒸气

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科目:初中化学 来源:2012年广西柳州市羊角山中学中考模拟检测化学试卷(一)(解析版) 题型:填空题

下面是某实验小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务.
研究课题:探究草酸晶体受热分解的产物
查阅资料:
(1)该小组同学通过网络查询,获得草酸及草酸晶体的一些相关知识:
名称化学式颜色、状态溶解性熔点(℃)密度(g/cm3
草酸H2C2O4-易溶于水189.51.900
草酸晶体H2C2O4?2H2O无色晶体-101.51.650
(2)白色的无水硫酸铜遇水蒸气会变蓝色
作出猜想:
第一种:草酸分解产物CO2和H2
第二种:草酸分解产物是CO2、CO和H2O
设计实验:
实验操作:甲同学按其设计的实验装置(如图1)实验时观察到澄清的石灰水变浑浊了;乙同学按图2的装置实验也观察到澄清的石灰水变浑浊了,这些现象证明产物中一定有    ; 无水CuSO4变蓝,证明产物中还有    若产物中有CO,则乙的对应实验现象是    证明CO生成的化学反应方程式是       
得出结论:若第二种猜想是正确的,请你写出草酸分解的反应方程式   
反思评价:乙认为甲设计的实验装置有缺陷:由于试管口向下倾斜,草酸晶体熔点较低,加热到182℃便开始熔化,因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验.请你谈谈装置2的至少两点优于装置1的优点:
1    ;2   

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科目:初中化学 来源:2008年江苏省南京市鼓楼区中考化学模拟试卷(解析版) 题型:填空题

下面是某实验小组的同学进行研究性学习的过程,请你参与并协助他们完成相关学习任务.
研究课题:探究草酸晶体受热分解的产物
查阅资料:
(1)该小组同学通过网络查询,获得草酸及草酸晶体的一些相关知识:
名称化学式颜色、状态溶解性熔点(℃)密度(g/cm3
草酸H2C2O4-易溶于水189.51.900
草酸晶体H2C2O4?2H2O无色晶体-101.51.650
(2)白色的无水硫酸铜遇水蒸气会变蓝色
作出猜想:
第一种:草酸分解产物CO2和H2
第二种:草酸分解产物是CO2、CO和H2O
第三种:草酸的分解产物是、(你猜想的产物化学式)
设计实验:

实验操作:甲同学按其设计的实验装置(如图1)实验时观察到澄清的石灰水变浑浊了乙同学按图2的装置实验也观察到澄清的石灰水变浑浊了,这些现象证明产物中一定有; 无水CuSO4变蓝,证明产物中还有若产物中有CO,则乙的对应实验现象是证明CO生成的化学反应方程式是、.
得出结论:若第二种猜想是正确的,请你写出草酸分解的反应方程式.
反思评价:乙认为甲设计的实验装置有缺陷:由于试管口向下倾斜,草酸晶体熔点较低,加热到182℃便开始熔化,因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验.请你谈谈装置2的至少两点优于装置1的优点:;

利用乙设计的装置证明产物中没有H2的方法是:.
交流讨论:丙同学继续查阅相关资料发现:草酸是一种酸,在受热分解过程中有少量升华;草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物.丙同学通过进一步研究,对实验中CO2的检验提出质疑,并提出实验的改进措施,他提出的措施是.

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