Question

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（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，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1组装仪器，将50 g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（见下列曲线图2）；
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．
讨论：
a．步骤①加入样品前还应进行的操作是

 

．
b．装置Ⅱ的作用是吸收CO₂中的水；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

 

．

Answer 1

分析：本题能使同学们体会到实验探究的一般过程，根据溶解性表格可知：水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和碳酸钙，可能含有Ca（OH）₂和和碳酸镁；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，取上层清液加入碳酸钠溶液，没有白色沉淀，说明水垢中无Ca（OH）₂，因为没有碳酸钙白色沉淀生成．乙同学设计中，步骤①加入样品前还应进行的操作是：检查装置的气密性，如果漏气测量结果不准确．从导管A处缓缓鼓入一定量的空气时，装置Ⅰ的作用是：除去空气中的CO₂，因为二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应；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：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质量为24g，大于22g．通过上述探究可知：水垢的主要成分有：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃．

解答：解：【提出猜想】根据溶解性表格可知：水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和碳酸钙，可能含有Ca（OH）₂和和碳酸镁，故答案为：CaCO₃   MgCO₃
【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，取上层清液加入碳酸钠溶液，没有白色沉淀，说明水垢中无Ca（OH）₂，因为没有碳酸钙白色沉淀生成，故答案为：Na₂CO₃溶液
（2）步骤①加入样品前还应进行的操作是：检查装置的气密性，如果漏气测量结果不准确；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：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质量为24g，大于22g；故答案为：a．检查装置的气密性；b．除去空气中的CO₂；c．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质量为24 g，大于22 g．
【实验结论】通过上述探究可知：水垢的主要成分有：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃，一定没有氢氧化钙，故答案为：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃

点评：本考点既考查了实验步骤的设计和碱的性质，又考查了碳酸盐的检验，还对实验进行了评价，综合性比较强．实验探究题是近几年中考的热点之一，它包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验资料和实验分析，得到了正确的结论，属于结论性探究．同学们要具体分析，综合掌握．