题目内容
【题目】热水瓶用久后，瓶胆内壁附着一层水垢，其成分为碳酸钙、氢氧化镁及少量水， 实验室现有一瓶水垢样品，为测定其中各成分的质量分数，某化学兴趣小组的同学用如图所示装置进行实验（该装置气密性良好，A、C、D、E 中所装药品足量）。已知碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物，加热条件下，氢氧化镁易分解，反应方程式为：Mg（OH）2
MgO + H2 O。
部分实验步骤如下：
Ⅰ.将质量为 m 的样品装入装置 B 的玻璃管中，按图连接好装置，关闭弹簧夹，给样品加热；
Ⅱ.待样品完全反应，先打开弹簧夹通入空气，再熄灭酒精灯，直到玻璃管冷却；
Ⅲ.实验完毕，测得装置 C、D 中的液体质量分别增加了m1、m2；
Ⅳ.根据实验所测数据计算该样品中碳酸钙、氢氧化镁及水的质量分数。 请回答下列问题：
（1）装置 C 中所装药品为____________。
（2）装置 E 的作用为____________。
（3）装置 D 中反应的方程式为____________。
（4）该水垢样品中碳酸钙的质量分数表达式为____________。
（5）实验反思：实验步骤不变，若没有装置 A，会导致碳酸钙的测定结果____________（填“偏大”、“偏小”或“无法判断，下同”），若没有装置 E，会导致氢氧化镁的测得结果____________。
【答案】浓硫酸 吸收空气中的二氧化碳和水蒸气防止进入装置D。 CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O 
偏大 偏小
【解析】
装置A中的碱石灰主要是为了排除空气中的水蒸气和二氧化碳的干扰，在装置B中加热样品会产生气体二氧化碳和水蒸气，实验目的是为了计算该样品中碳酸钙、氢氧化镁和水的质量分数，所以我们需要测得生成的水和二氧化碳的质量。
（1）装置D中的氢氧化钠溶液主要是为了测得生成的二氧化碳的质量，所以装置C中的溶液应该可以测得生成的水的质量，故应为浓硫酸，故填：浓硫酸。
（2）装置E可吸收空气中的二氧化碳和水蒸气防止进入装置D对测量结果造成影响，故填：吸收空气中的二氧化碳和水蒸气防止进入装置D。
（3）装置D中的氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳生成碳酸钠和水，其化学方程式为CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O，故填：CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O。
（4）D液体增加的质量实际上是碳酸钙分解生成的二氧化碳的质量，设碳酸钙质量为x。
故水垢样品中碳酸钙的质量分数表达式为：
（5）若没有装置 A，空气中的二氧化碳会被D吸收，m2偏大，碳酸钙质量偏大，会导致碳酸钙的测定结果偏大，若没有装置 E，空气中的水蒸气二氧化碳进入D，同理会导致m2偏大，碳酸钙质量偏大，会导致碳酸钙的测定结果偏大，则氢氧化镁的测得结果偏小，故填：偏大；偏小。
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