Question

【题目】天然水大多含Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子，加热会产生水垢，水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。

(1)天然水中的HCO3-来自于空气中的CO2。用相关方程式表示CO2溶于水形成HCO3-的过程。______________________________________________________________

(2)天然水煮沸时，其中微溶的MgCO3转换成难溶的Mg(OH)2，写出发生反应的化学方程式。____________________________________________

为确定某水垢样品的成分，利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高温分解的性质，精确称量5.000g水垢样品，用如下图装置进行实验。

(3)A中盛放的试剂是__________。装置F的作用是_________________________。反应结束后，需要再通入一段时间的空气，目的是_______________________。

(4)利用上述装置测定水垢中Mg(OH)2的含量时，需要测量的数据有__________。

(5)实验测得装置E增重2.200g，请问水垢样品中是否含有MgCO3?判断依据是_______________________________________________________。

Answer 1

【答案】CO2+H2OH2CO3、H2CO3H++HCO3-或CO2+H2OHCO3-+H+ MgCO3+H2O→Mg(OH)2+CO2 . NaOH溶液 吸收空气中H2O和CO2，防止其进入E中干扰实验测定；排尽装置中的产物CO2和H2O，使其充分被D、E装置吸收 D装置反应前后的质量 含 题中给出的信息是水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，若增重2.200g全来自于CaCO3分解产生的CO2，则计算得出CaCO3的质量为5.000g，而样品的总质量为5.000g，与题意不符，因此样品中含有MgCO3

【解析】

利用CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2高温分解生成CO2、H2O的性质，通过测定分解产物的质量确定水垢样品的成分。紧扣这一实验目的，选择实验试剂、判断装置作用、分析采集数据。

(1)空气中的CO2溶于水、并与水反应生成碳酸：CO2+H2OH2CO3，碳酸微弱电离生成HCO3-：H2CO3H++HCO3-。

(2)煮沸天然水时，微溶的MgCO3发生双水解反应生成难溶的Mg(OH)2，总的化学方程式为MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。

(3)为测定样品分解生成的CO2、H2O的质量，必须使用不含CO2、H2O的空气通入装置，才不会引起测量误差，故A、B装置中分别用NaOH溶液、浓硫酸除去空气中的CO2、H2O；D、E装置分别吸收样品分解生成的H2O、CO2，装置E中碱石灰吸收空气中的CO2、H2O，防止其进入E中干扰实验测定。为保证样品分解产生的H2O、CO2能被D、E装置完全吸收，反应后再通入一段时间的空气，将样品生成的气体导入D、E装置中。

(4)样品中只有Mg(OH)2分解生成H2O，故测定样品分解生成H2O的质量，即可计算Mg(OH)2含量。为此，需要测量D装置在反应前后的质量。

(5)据题意，水垢中一定含有CaCO3和Mg(OH)2，可能含有MgCO3。装置E增重2.200g为CO2质量，二氧化碳的物质的量是0.05mol，若全部来自CaCO3分解，则CaCO3质量为5.000g，不符合题意，故5.000g水垢样品中必含MgCO3。