题目内容
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】水垢的主要成分有Mg（OH）2、CaCO3 和MgCO3中的一种或多种
【设计方案】
实验1：确定水垢中是否含MgCO3
利用下列实验装置，完成实验探究．其主要实验步骤发下：
称量D、E装置总质量为600.00g，按上图组装后，将2.50g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601.25g （碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
【实验讨论】
（1）装置B中生成气体的化学方程式为
（2）装置B中生成CO2的质量为
（3）水垢中是否含MgCO3？
小组的同学经讨论认为测定一定质量的CaCO3与足量盐酸反应生成的二氧化碳质量，就可以确定．请你通过计算说明水垢中是否含MgCO3？
实验2：确定水垢中是否含有Mg（OH）2？
（4）另取质量为2.50g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸w g．．结合以上实验结论，判断w的值满足
【查阅资料】水垢的主要成分有Mg（OH）2、CaCO3 和MgCO3中的一种或多种
【设计方案】
实验1：确定水垢中是否含MgCO3
利用下列实验装置，完成实验探究．其主要实验步骤发下：
称量D、E装置总质量为600.00g，按上图组装后，将2.50g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601.25g （碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
【实验讨论】
（1）装置B中生成气体的化学方程式为
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
（只要求写一种），缓缓鼓入空气作用将装置内的二氧化碳排出，让D、E充分吸收
将装置内的二氧化碳排出，让D、E充分吸收
．（2）装置B中生成CO2的质量为
1.25
1.25
g．（3）水垢中是否含MgCO3？
小组的同学经讨论认为测定一定质量的CaCO3与足量盐酸反应生成的二氧化碳质量，就可以确定．请你通过计算说明水垢中是否含MgCO3？
实验2：确定水垢中是否含有Mg（OH）2？
（4）另取质量为2.50g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸w g．．结合以上实验结论，判断w的值满足
w＞56.8
w＞56.8
条件时，水垢中一定含有Mg（OH）2．分析：（1）根据碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳书写装置B中生成气体的化学方程式；反应后通入空气是为了把反应生成的二氧化碳排到D中，从而被充分吸收；
（2）根据装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.25g；
设水垢均为2.50g碳酸钙，根据方程式计算可生成的二氧化碳1.1g，所以含碳酸镁；
根据碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁与盐酸反应的方程式，分别计算它们2.50g消耗盐酸的质量，其中氢氧化镁消耗最多，其次为碳酸镁，假设2.50g全为碳酸镁，消耗盐酸56.8g，w＞56.8g时，定有氢氧化镁．
（2）根据装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.25g；
设水垢均为2.50g碳酸钙，根据方程式计算可生成的二氧化碳1.1g，所以含碳酸镁；
根据碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁与盐酸反应的方程式，分别计算它们2.50g消耗盐酸的质量，其中氢氧化镁消耗最多，其次为碳酸镁，假设2.50g全为碳酸镁，消耗盐酸56.8g，w＞56.8g时，定有氢氧化镁．
解答：解：（1）碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气是为了将装置中的二氧化碳全部吸收；
（2）装置D、E中氢氧化钠溶液、碱石灰可与二氧化碳充分反应，增重的质量即为二氧化碳的质量，是：601.25g-600.00g=1.25g；
（3）设水垢均为2.50g碳酸钙，生成二氧化碳质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
2.5g x
=
x=1.1g，小于1.25g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在；
（4）由实验2可知：2.5g水垢与盐酸反应生成1.25g二氧化碳；据碳酸钙、碳酸镁与盐酸反应方程式可知生成1.25g二氧化碳恰好需要3.65%的稀盐酸的质量；
设需要稀盐酸的质量是x，由CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑可知：
2HCl～CO2
73 44
3.65%x 1.25g
=
x=56.8g
由CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑，Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O可知：
CaCO3～2HCl～MgCO3～Mg（OH）2；
100 73 84 58
可知：等质量的碳酸镁、碳酸钙、氢氧化镁，氢氧化镁消耗盐酸质量最多，所以当实际消耗盐酸质量大于56.8时，水垢中一定含有氢氧化镁；
故答案为：（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；将装置内的二氧化碳排出，让D装置吸收；
（2）1.25；
（3）设水垢均为2.50g碳酸钙，生成二氧化碳质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
2.5g x
=
x=1.1g，小于1.25g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在；
（4）w＞56.8．
（2）装置D、E中氢氧化钠溶液、碱石灰可与二氧化碳充分反应，增重的质量即为二氧化碳的质量，是：601.25g-600.00g=1.25g；
（3）设水垢均为2.50g碳酸钙，生成二氧化碳质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
2.5g x
| 100 |
| 2.5g |
| 44 |
| x |
x=1.1g，小于1.25g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在；
（4）由实验2可知：2.5g水垢与盐酸反应生成1.25g二氧化碳；据碳酸钙、碳酸镁与盐酸反应方程式可知生成1.25g二氧化碳恰好需要3.65%的稀盐酸的质量；
设需要稀盐酸的质量是x，由CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑可知：
2HCl～CO2
73 44
3.65%x 1.25g
| 73 |
| 3.65%x |
| 44 |
| 1.25g |
x=56.8g
由CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑，Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O可知：
CaCO3～2HCl～MgCO3～Mg（OH）2；
100 73 84 58
可知：等质量的碳酸镁、碳酸钙、氢氧化镁，氢氧化镁消耗盐酸质量最多，所以当实际消耗盐酸质量大于56.8时，水垢中一定含有氢氧化镁；
故答案为：（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；将装置内的二氧化碳排出，让D装置吸收；
（2）1.25；
（3）设水垢均为2.50g碳酸钙，生成二氧化碳质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
2.5g x
| 100 |
| 2.5g |
| 44 |
| x |
x=1.1g，小于1.25g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在；
（4）w＞56.8．
点评：本题考查了常见物质成分的推断，完成此题，可以依据物质的性质结合题干提供的信息进行，难度较大，涉及的计算较多，要结合相关知识细心分析解答，能很好考查学生分析、解决问题的能力．
练习册系列答案
相关题目
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．
[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：
[提出猜想]水垢的主要成分中一定含有 （填化学式，下同）和 ，可能含有Ca（OH）2和MgCO3．
[设计方案]实验1：确定水垢中是否含Ca（OH）2
实验2：确定水垢中是否含MgCO3
将2.50g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量的稀盐酸，吸收生成的二氧化碳气体1.25g，
请回答：
（1）写出碳酸钙与盐酸反应的化学方程式 ；
（2）列式计算，如果水垢中没有碳酸镁，则碳酸钙的质量为多少？
（3）水垢中 含MgCO3（填字母）．
A．一定 B．一定不 C．可能 D．无法确定，
理由是： ．
[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：
| 部分钙、镁化合物溶解性表（20℃） | |||
| OH- | CO32- | HCO3- | |
| Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
| Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
[设计方案]实验1：确定水垢中是否含Ca（OH）2
| 实验步骤 | 实验现象 | 有关化学反应方程式 |
| 在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液中加入Na2CO3溶液． | 有白色沉淀产生 |
将2.50g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量的稀盐酸，吸收生成的二氧化碳气体1.25g，
请回答：
（1）写出碳酸钙与盐酸反应的化学方程式
（2）列式计算，如果水垢中没有碳酸镁，则碳酸钙的质量为多少？
（3）水垢中
A．一定 B．一定不 C．可能 D．无法确定，
理由是：
某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成份进行了如下探究，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（主要成份为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见下表：
部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）
[提出猜想]
猜想一：水垢的成分是______
猜想二：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、Ca（0H）2
猜想三：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、MgCO3
猜想四：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、Ca（0H）2 MgCO3
[方案设计]
（1）确定水垢中是否含有氢氧化钙（2）确定水垢中是否含有碳酸镁
[实验步骤]
（1）
（2）利用如图实验装置完成（2）的探究，其主要实验步骤如下：
Ⅰ．称量D、E装置总质量为400.00g
Ⅱ．按上图组装后，将3g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸至锥形瓶中不再产生气泡，关闭分液漏斗活塞
Ⅲ．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401.54g（碱石灰主要成份为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
根据实验回答下列问题：
①加入样品前还应______，装置C的作用是______，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是______
②装置D中的化学方程式为______
③装置B中生成CO2的质量为______g，水垢中______含MgCO3．
A．一定 B．一定不 C．可能 D．无法确定
[反思延伸]
如何证明水垢中确实有氢氧化镁，小华提出了自己的想法：
另取质量为3g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸Wg，结合以上实验结论，判断W的值满足______条件时，水垢中一定含有Mg（OH）2．
[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（主要成份为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见下表：
部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）
| 阴离子 阳离子 | OH- | CO32- | HCO3- |
| Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
| Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
猜想一：水垢的成分是______
猜想二：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、Ca（0H）2
猜想三：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、MgCO3
猜想四：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、Ca（0H）2 MgCO3
[方案设计]
（1）确定水垢中是否含有氢氧化钙（2）确定水垢中是否含有碳酸镁
[实验步骤]
（1）
| 实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
| 在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，再滤液中加入______溶液 | 有______产生 | 水垢中有 氢氧化钙 |
Ⅰ．称量D、E装置总质量为400.00g
Ⅱ．按上图组装后，将3g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸至锥形瓶中不再产生气泡，关闭分液漏斗活塞
Ⅲ．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401.54g（碱石灰主要成份为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
根据实验回答下列问题：
①加入样品前还应______，装置C的作用是______，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是______
②装置D中的化学方程式为______
③装置B中生成CO2的质量为______g，水垢中______含MgCO3．
A．一定 B．一定不 C．可能 D．无法确定
[反思延伸]
如何证明水垢中确实有氢氧化镁，小华提出了自己的想法：
另取质量为3g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸Wg，结合以上实验结论，判断W的值满足______条件时，水垢中一定含有Mg（OH）2．