Question

【题目】化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究，请回答问题。

【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。

【提出猜想】水垢的主要成分中一定含有______和_________(填化学式)，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和CaCO3

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，在滤液中加入Na2CO3溶液。	没有白色沉淀产生	一定不含 Ca(OH)2 ，一定含 CaCO3

实验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：

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）加入样品前应_______________________________。

（2）反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是_______________________，装置A的作用是________________________________ 。

（3）A、B装置之间_____设置干燥装置(填：“要”或“不要”)，理由是_____________。

（4）装置B中生成CO2的质量为______g。通过计算说明水垢中_____含MgCO3(填字母)。

A. 一定 B. 一定不 C. 可能 D. 无法确定

实验3：确定水垢中是否含有Mg(OH)2

（5）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________________条件时，水垢中一定含有Mg(OH)2。

Answer 1

【答案】 CaCO3 Mg(OH)2 检查装置气密性 使反应产生二氧化碳被D、E完全吸收 除去空气中二氧化碳 不要 因为二氧化碳进入D装置前有气体干燥装置C 1.25克 A W>56.8

【解析】【提出猜想】根据表格可以看出，碳酸钙和氢氧化镁是不溶于水的物质，故水垢中一定含有碳酸钙和氢氧化镁，可能含有Ca(OH)2和MgCO3；

实验2：【实验讨论】(1)因为实验需要测定生成的二氧化碳的质量，需要保证装置不漏气，所以需要检查装置的气密性；

(2)反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气是为了将装置中的二氧化碳全部吸收，装置A中NaOH溶液是除去空气中二氧化碳；

(3)B中反应是固与液反应，生成的CO2中混有水气，通过C中浓硫酸干燥，则A、B装置之间不要设置干燥装置；

(4)反应前后D、E装置的质量差为：601.25g-600.00g=1.25g，设生成1.25g二氧化碳需要碳酸钙的质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 1.25g

=，解得：x=2.84g，而水垢的质量为2.50g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在，答案为A；

(5)设2.50g的水垢完全溶于3.65%的稀盐酸生成1.25gCO2，消耗的稀盐酸质量为x，

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
73 44

x×3.65% 1.25

=，解得x=56.8g，则消耗稀盐酸大于56.8g时，水垢中一定含有Mg(OH)2。