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    某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动并回答相关问题。

    【查阅资料】天然水中含有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（主要成分为碳酸盐和碱）。有关物质的溶解性见下表（20℃）：

        阴离子

    阳离子

    OH-

    CO32-

    HCO3-

    Ca2+

    微溶

    不溶

    可溶

    Mg2+

    不溶

    微溶

    可溶

    根据上述物质的溶解性，小组同学确定水垢的主要成分中一定含有       和      ，可能含有Ca(OH)2和MgCO3。

    【提出问题】水垢的主要成分中是否含有Ca(OH)2和MgCO3呢？

    【实验方案1】确定水垢中是否含Ca(OH) 2

    实验步骤

    实验现象

    结论

    在少量研碎的水垢中，加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液里加入Na2CO3溶液。

     

    没有白色沉淀产生

     

    水垢中           。

    【实验方案2】确定水垢中是否含MgCO3

    利用下列实验装置，完成实验2探究。其主要实验步骤如下：

    精确称量D、E装置总质量为600.0g，按上图组装后，将9.8g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为604.4g（碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑稀盐酸的挥发性以及装置内空气、外界空气对实验的影响）。

    【实验讨论】

    ⑴加入药品前应                ，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是                     。

    ⑵任写一个装置B中生成气体的化学反应方程式：   　　　　   　　       。

    ⑶装置 B中生成CO2的质量为        g。通过计算说明该水垢中      （填序号）含MgCO3。

    A．一定         B．一定不           C．可能         D．无法确定

    【实验方案3】定量探究水垢中氢氧化镁的质量分数

    另取质量为9.8g的水垢试样，加入7.3%稀盐酸与之恰好完全反应，测得消耗稀盐酸110 g。结合以上数据和实验结论，计算水垢样品中氢氧化镁的质量分数（写出完整的计算过程，计算结果保留一位小数）。

     

    【答案】

    CaCO3和Mg(OH)2  (两个都对得1分)  不含Ca(OH)2   （1）检查装置的气密性 将残留在装置中的二氧化碳全部排入D、E装置中充分吸收   （2）CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑或MgCO3+2HCl = MgCl2+H2O+CO2↑ （3）4.4g  A；氢氧化镁的质量分数为5.9%

    【解析】

    试题分析：根据溶解性氢氧化钙和碳酸镁属于微溶，水垢中可能含有，碳酸钙、氢氧化镁属于难溶，所以水垢中的主要成分为氢氧化镁和碳酸钙；加入碳酸钠没有白色沉淀生成说明没有钙离子，说明没有氢氧化钙；⑴加入药品前应先检查装置的气密性，鼓入空气的作用是将残留在装置中的二氧化碳全部排入D、E装置中充分吸收；（2）B装置有两个反应，为CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑或MgCO3+2HCl = MgCl2+H2O+CO2↑；（3）生成二氧化碳的总质量就是D、E装置总质量的前后质量之差，为，如果是纯的碳酸钙和足量的酸反应生成4.4g二氧化碳则需10g，题目中是9.8g，说明还混有碳酸镁。

    【实验方案3】解：设用于产生二氧化碳的盐酸质量为，氢氧化镁质量为

    2HCl ～ CO2   Mg(OH) 2+ 2HCl==MgCl2 + 2H2O

    73       44       58       73

    ×7.3%  4.4g          10g×7.3%

    ，，解得   =100g      =0.58g     

    氢氧化镁的质量分数= 0.58g/9.8g×100%≈5.9%

    答：水垢样品中氢氧化镁的质量分数为5.9%

    考点：探究水垢成分

    点评：本题较为综合，是集实验探究和化学方程式计算于一体的题目，题目较为冗长，属于较难的题目，在中考中常作为压轴题出现。

     

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    相关习题

    科目：初中化学 来源： 题型：

    某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题．
    [查阅资料]天然水中含有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（主要成分为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见下表：
    部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）
      OH- CO32- HCO3-
    Ca2+ 微溶 不溶 可溶
    Mg2+ 不溶 微溶 可溶
    [提出猜想]水垢的主要成分中一定含有
     
    （填化学式，下同）和
     
    ，可能含有Ca（OH）2和MgCO3．
    [设计方案]实验1：确定水垢中是否含Ca（OH）2

    实验步骤 实验现象 有关化学反应方程式
    在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液中加入Na2CO3溶液． 有白色沉淀产生
     
    实验2：确定水垢中是否含MgCO3
    将2.50g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量的稀盐酸，吸收生成的二氧化碳气体1.25g，
    请回答：
    （1）写出碳酸钙与盐酸反应的化学方程式
     
    ；
    （2）列式计算，如果水垢中没有碳酸镁，则碳酸钙的质量为多少？
     

    （3）水垢中
     
    含MgCO3（填字母）．
    A．一定  B．一定不  C．可能  D．无法确定，
    理由是：
     
    ．

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    科目：初中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2012?崇安区二模）某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成份进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题．
    [查阅资料]天然水中含有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（主要成份为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见下表：
    部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）
           阴离子
    阳离子    		 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
    CaCO3、Mg（OH）2
    CaCO3、Mg（OH）2

    猜想二：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、Ca（0H）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（0H）2   MgCO3
    [方案设计]
    （1）确定水垢中是否含有氢氧化钙（2）确定水垢中是否含有碳酸镁
    [实验步骤]
    （1）
    实验步骤 实验现象 实验结论
    在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，再滤液中加入
    Na2CO3
    Na2CO3
    溶液    		 有
    白色沉淀
    白色沉淀
    产生    		 水垢中有
    氢氧化钙
    （2）利用如图实验装置完成（2）的探究，其主要实验步骤如下：

    Ⅰ．称量D、E装置总质量为400.00g
    Ⅱ．按上图组装后，将3g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸至锥形瓶中不再产生气泡，关闭分液漏斗活塞
    Ⅲ．打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为401.54g（碱石灰主要成份为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
    根据实验回答下列问题：
    ①加入样品前还应
    检查装置气密性
    检查装置气密性
    ，装置C的作用是
    吸水
    吸水
    ，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是
    使二氧化碳完全进入D、E装置/被吸收
    使二氧化碳完全进入D、E装置/被吸收

    ②装置D中的化学方程式为
    CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O
    CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O

    ③装置B中生成CO2的质量为
    1.54
    1.54
    g，水垢中
    A
    A
    含MgCO3．
    A．一定        B．一定不       C．可能       D．无法确定
    [反思延伸]
    如何证明水垢中确实有氢氧化镁，小华提出了自己的想法：
    另取质量为3g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸Wg，结合以上实验结论，判断W的值满足
    w＞70g
    w＞70g
    条件时，水垢中一定含有Mg（OH）2．

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    科目：初中化学 来源： 题型：

    某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题．
    【查阅资料】水垢的主要成分有Mg（OH）2、CaCO3 和MgCO3中的一种或多种
    【设计方案】
    实验1：确定水垢中是否含MgCO3
    利用下列实验装置，完成实验探究．其主要实验步骤发下：

    称量D、E装置总质量为600.00g，按上图组装后，将2.50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为601.25g  （碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
    【实验讨论】
    （1）装置B中生成气体的化学方程式为
    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
    （只要求写一种），缓缓鼓入空气作用
    将装置内的二氧化碳排出，让D、E充分吸收
    将装置内的二氧化碳排出，让D、E充分吸收
    ．
    （2）装置B中生成CO2的质量为
    1.25
    1.25
    g．
    （3）水垢中是否含MgCO3？
    小组的同学经讨论认为测定一定质量的CaCO3与足量盐酸反应生成的二氧化碳质量，就可以确定．请你通过计算说明水垢中是否含MgCO3？
    实验2：确定水垢中是否含有Mg（OH）2？
    （4）另取质量为2.50g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸w g．．结合以上实验结论，判断w的值满足
    w＞56.8
    w＞56.8
    条件时，水垢中一定含有Mg（OH）2．

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    科目：初中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2013?北塘区二模）某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请完成以下活动并回答相关问题．
    【查阅资料】天然水中含有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（主要成分为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见下表（20℃）：
    阴离子
    阳离子    		 OH- CO32- HCO3-
    Ca2+ 微溶 不溶 可溶
    Mg2+ 不溶 微溶 可溶
    根据上述物质的溶解性，小组同学确定水垢的主要成分中一定含有
    CaCO3
    CaCO3
    和
    Mg（OH）2
    Mg（OH）2
    ，可能含有Ca（OH）2和MgCO3．
    【提出问题】水垢的主要成分中是否含有Ca（OH）2和MgCO3呢？
    【实验方案1】确定水垢中是否含Ca（OH）
    实验步骤 实验现象 结论
    在少量研碎的水垢中，加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液里加入Na2CO3溶液． 没有白色沉淀产生 水垢中
    不含Ca（OH）2
    不含Ca（OH）2
    ．
    【实验方案2】确定水垢中是否含MgCO3
    利用如图所示的实验装置，完成实验2探究．其主要实验步骤如下：
    精确称量D、E装置总质量为600.0g，按上图组装后，将9.8g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸溶液，待锥形瓶中不再产生气泡时，打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为604.4g（碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑稀盐酸的挥发性以及装置内空气、外界空气对实验的影响）．
    【实验讨论】
    （1）加入药品前应
    检查装置的气密性
    检查装置的气密性
    ，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是
    将残留在装置中的二氧化碳全部排入D、E装置中充分吸收
    将残留在装置中的二氧化碳全部排入D、E装置中充分吸收
    ．
    （2）任写一个装置B中生成气体的化学反应方程式：
    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
    CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
    ．
    （3）装置 B中生成CO2的质量为
    4.4
    4.4
    g．通过计算说明该水垢中
    A
    A
    （填序号）含MgCO3．
    A．一定          B．一定不           C．可能          D．无法确定
    【实验方案3】定量探究水垢中氢氧化镁的质量分数
    另取质量为9.8g的水垢试样，加入7.3%稀盐酸与之恰好完全反应，测得消耗稀盐酸110g．结合以上数据和实验结论，计算水垢样品中氢氧化镁的质量分数（写出完整的计算过程，计算结果保留一位小数）．

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    科目：初中化学 来源：2012年江苏省无锡市东林中学中考化学模拟试卷（二）（解析版） 题型：解答题

    某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成份进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题．
    [查阅资料]天然水中含有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（主要成份为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见下表：
    部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）
           阴离子
    阳离子    		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（0H）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（0H）2   MgCO3
    [方案设计]
    （1）确定水垢中是否含有氢氧化钙（2）确定水垢中是否含有碳酸镁
    [实验步骤]
    （1）
    实验步骤实验现象实验结论
    在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，再滤液中加入______溶液有______产生水垢中有
    氢氧化钙
    （2）利用如图实验装置完成（2）的探究，其主要实验步骤如下：

    Ⅰ．称量D、E装置总质量为400.00g
    Ⅱ．按上图组装后，将3g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸至锥形瓶中不再产生气泡，关闭分液漏斗活塞
    Ⅲ．打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为401.54g（碱石灰主要成份为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
    根据实验回答下列问题：
    ①加入样品前还应______，装置C的作用是______，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是______
    ②装置D中的化学方程式为______
    ③装置B中生成CO2的质量为______g，水垢中______含MgCO3．
    A．一定        B．一定不       C．可能       D．无法确定
    [反思延伸]
    如何证明水垢中确实有氢氧化镁，小华提出了自己的想法：
    另取质量为3g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸Wg，结合以上实验结论，判断W的值满足______条件时，水垢中一定含有Mg（OH）2．

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