Question

请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务。

【研究课题】探究水壶内部水垢的主要成分

【查阅资料】通过查阅资料知道，天然水和水垢所含的物质及其溶解性如下表：

物 质	Ca(HCO3)2	Mg(HCO3)2	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和       ，可能含有Ca(OH)₂和       。

【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，静置。取上层清液滴入Na₂CO₃溶液，如果没有白色沉淀，说明水垢中无            (填化学式)。

（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，逐滴加入足量稀盐酸。若D瓶增重22g，则水垢全部是CaCO₃。

②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；

③称量D瓶内物质增加的质量；

④重复②和③的操作，直至D瓶内物质质量不变。

测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如 右图曲线所示；

【评价】

（1）A瓶中的NaOH溶液起到                 作用。若A瓶中无 NaOH 溶液，D瓶中的质量将          （填“增大”、“不变”或“减小”）。

（2）一般情况下，两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多。分析曲线图可知：水垢中一定含有               

（化学式），理由是                                      。

 

Answer 1

【答案】

【提出猜想】CaCO₃      MgCO₃

【设计方案】⑴ Ca(OH)₂

【评价】⑴吸收CO₂      增大  （2）MgCO₃     实际生成CO₂的质量是24g，大于22g

【解析】

试题分析：【提出猜想】水垢为固体，所以水垢的主要成分应该是不溶的或是微溶的物质，结合题给的“查阅资料”部分可知，不溶的是Mg(OH)₂和CaCO₃，可溶的是Ca(OH)₂和MgCO₃。

【设计方案】（1）结合猜想分析，向上层清夜中加入碳酸钠时，如果存在着氢氧化钙，就会产生沉淀，但是实验结果是没有沉淀产生，所以可判断水垢中没有氢氧化钙。

【评价】（1）由于空气中含有二氧化碳，所以在通入空气时，要把空气中的二氧化碳除去，如果不除去空气中的二氧化碳，则会导致D装置中的氢氧化钠多吸收了二氧化碳，所以会导致D瓶的质量增加。

（2）根据题给条件可知，如果全部是碳酸钙则生成22g气体，而题目中生成了24g二氧化碳，再根据“两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多”，根据Mr（MgCO₃）=84小于Mr（CaCO₃）=100，则可以判断在水垢中还含有碳酸镁。

考点：证明碳酸盐（CO₃^2-检验方法），实验探究物质的组成成分以及含量，碱的化学性质，碳酸钠、碳酸氢钠与碳酸钙，酸碱盐的溶解性，常见离子的检验方法及现象

点评：对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等。