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.有关物质的溶解性见下表: 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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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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^-	CO₃^2-	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）。

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%

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%
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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烧杯编号	A	B	C	D
水的质量/克	100	100	100	100
加入Na2CO3的质量/克	30	35	40	50
溶液的质量/克	130	135	140	140

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