Question

【题目】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。

（1）[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一水垢 (主要成分为碳酸盐和碱)。有关物质的溶解性见下表( 20°C):

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的两种物质____(写化学式)可能含有Ca(OH)2和MgCO3

（2）[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。	___	水垢中无Ca(OH)2.

[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:

按上图组装后,将9.8 g水垢试样放入锥形瓶中,打开止水夹K ,从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后精确称量D、E装置总质量为600.0 g关闭止水夹K ,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处再次缓缓鼓入空气,一段时间后称量装置D、E的总质量为604.4g (注意:碱石灰主要成分为CaO和NaOH的混合物)。

（3）[实验讨论]

①加入药品前应检查装置气密性;待锥形瓶中不再产生气泡时,打开止水夹K ,缓缓鼓入空气的目的是____。

如果省略这一步骤会使得 最终得到的结果___(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。

②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

Answer 1

【答案】CaCO3、Mg(OH)2 无明显现象 把装置内的CO2完全排出,确保被完全吸收 偏小 4.4 A

【解析】

（1）由题中溶解性表知碳酸钙和氢氧化镁不溶于水，其余的氢氧化钙、碳酸镁微溶，碳酸氢钙和碳酸氢镁都溶于水，故水垢的主要成分包括：CaCO3；Mg（OH）2

（2）氢氧化钙与Na2CO3反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，结论可知水垢中无Ca(OH)2，故加入碳酸钠溶液后溶液无明显变化。

（3）①加入药品前应检查装置气密性;待锥形瓶中不再产生气泡时,打开止水夹K ,缓缓鼓入空气的目的是把装置内的CO2完全排出,确保被完全吸收。如果省略这一步骤，二氧化碳不能被完全吸收，故测量结果将偏低。

②由差量法可知，生成二氧化碳的质量为：604.4g-600.0g=4.4g。

由方程式CaCO3+2HCl =CaCl2+H2O+CO2↑可知，100份质量的碳酸钙完全反应生成44份质量的二氧化碳，故10gCaCO3完全反应可以生成二氧化碳的质量为4.4g，10g大于9.8g，所以，水垢中一定含有MgCO3．故选A。