Question

（2008?東城區(qū)二模）請你參與某校學(xué)習(xí)小組進(jìn)行的以下研究性學(xué)習(xí)的過程，并協(xié)助完成相關(guān)任務(wù)．
【研究課題】探究熱水壺底部水垢的主要成分
【查閱資料】該小組同學(xué)通過查閱資料知道：
①天然水中一般都含有Ca²⁺、Mg²⁺、HC

O

- 3

等離子．
②在加熱條件下，這些離子趨于生成溶解度更小的物質(zhì)，即水垢．（主要成分為碳酸鹽、堿等物質(zhì)的混合物）．
③堿石灰的化學(xué)成分是CaO與NaOH的混合物，可吸收水分和酸性氣體（如二氧化碳）．
④有關(guān)物質(zhì)的溶解性如下：

物質(zhì)	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

CaCO₃

，可能含有Ca（OH）₂和

MgCO₃

．
【設(shè)計方案】（1）甲同學(xué)在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分?jǐn)嚢�，取上層清液加�?!--BA-->

Na₂CO₃溶液

，沒有白色沉淀產(chǎn)生，說明水垢中無Ca（OH）₂．
（2）乙同學(xué)設(shè)計了下列實驗裝置，進(jìn)一步確定水垢中是否含有碳酸鹽的成分．其主要實驗步驟如下：
①按下圖組裝儀器，檢查裝置氣密性，再將50g水垢試樣放入錐形瓶中，并加入足量某酸溶液；
②測量一定時間內(nèi)干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
③待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時，打開活塞B，從導(dǎo)管A處緩緩放入一定量的空氣；
④再次稱量干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
⑤重復(fù)③和④的操作，直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變，并稱得干燥管質(zhì)量增加了24g．

討論：
a．步驟①所加的酸溶液是

稀鹽酸

．
b．從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣時，裝置Ⅰ的作用是

除去空氣中的CO₂

．
c．研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)通過簡單計算，認(rèn)為水垢中一定含有MgCO₃，理由是

假設(shè)50g水垢全部為CaCO₃，則產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應(yīng)為22g，而實驗測得生成的CO₂質(zhì)量＞22g

．
【實驗結(jié)論】通過上述探究可知：水垢的主要成分有

Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃

．

Answer 1

分析：根據(jù)物質(zhì)的溶解性考慮沉淀一定含有的成分和可能含有的成分；根據(jù)能與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生沉淀考慮需要的物質(zhì)是碳酸鹽；根據(jù)硫酸（鹽酸）與碳酸鈣反應(yīng)的現(xiàn)象不同考慮；本題測定碳酸鹽主要是通過碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳來測定，最后裝置內(nèi)有二氧化碳，要通過空氣將二氧化碳排到裝置的右端要考慮空氣中二氧化碳的影響，根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量與碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量大小判斷是否含有碳酸鎂．

解答：解：水垢屬于沉淀下來的物質(zhì)，所以不溶物質(zhì)一定有，微溶物質(zhì)可能有；根據(jù)加入試劑后沒有白色沉淀產(chǎn)生，說明水垢中無Ca（OH）₂，說明該試劑能與氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，所以屬于可溶性碳酸鹽，可以是碳酸鈉；由于硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，反應(yīng)會停止，所以步驟①所加的酸溶液是稀鹽酸；本題測定碳酸鹽主要是通過碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳來測定，最后裝置內(nèi)有二氧化碳，要通過空氣將二氧化碳排到裝置的右端，為了排除空氣中二氧化碳的干擾，必須通過一種試劑將空氣中二氧化碳吸收；根據(jù)直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變，并稱得干燥管質(zhì)量增加了24g，說明生成二氧化碳24g，假設(shè)50 g水垢全部為CaCO₃，則產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應(yīng)為22 g，所以水垢中一定含有碳酸鎂；根據(jù)開始知道一定含有Mg（OH）₂、CaCO₃，又根據(jù)計算還存在碳酸鎂，所以成分為Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃．
故答案為：【提出猜想】CaCO₃MgCO₃
【設(shè)計方案】（1）Na₂CO₃溶液  （2）a．稀鹽酸  b．除去空氣中的CO₂c．假設(shè)50 g水垢全部為CaCO₃，則產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應(yīng)為22 g，而實驗測得生成的CO₂質(zhì)量＞22 g
【實驗結(jié)論】Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃

點評：通過回答本題知道了水垢的主要成分有Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃，在除水垢時用酸來除，一般用醋來除水垢．