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】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（20℃）：
| 阴离子 阳离子 | OH- | CO32- | HCO3- |
| Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
| Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
【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）
| 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． | 没有白色沉淀产生 | 水垢中______． |
利用如图所示的实验装置，完成实验2探究．其主要实验步骤如下：
精确称量D、E装置总质量为600.0g，按上图组装后，将9.8g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604.4g（碱石灰主要成分为CaO和NaOH，不考虑稀盐酸的挥发性以及装置内空气、外界空气对实验的影响）．
【实验讨论】
（1）加入药品前应______，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是______．
（2）任写一个装置B中生成气体的化学反应方程式：______．
（3）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
【实验方案3】定量探究水垢中氢氧化镁的质量分数
另取质量为9.8g的水垢试样，加入7.3%稀盐酸与之恰好完全反应，测得消耗稀盐酸110g．结合以上数据和实验结论，计算水垢样品中氢氧化镁的质量分数（写出完整的计算过程，计算结果保留一位小数）．
【答案】分析：查阅资料：根据物质的水溶性进行分析；
实验方案：根据氢氧化钙能与可溶性碳酸盐反应生成沉淀进行分析；
实验讨论：要测定二氧化碳的质量，必须保证装置气密性良好；可以根据反应前后装置D、E的质量差确定生成的二氧化碳的质量，进而确定水垢中是否含有碳酸镁，计算出所用的盐酸的质量分数，从而计算求出是否含有氢氧化镁．
解答：解：查阅资料：根据表格可以看出，碳酸钙和氢氧化镁是不溶于水的物质，故水垢中一定含有碳酸钙和氢氧化镁，故填：CaCO3，Mg（OH）2；
实验方案：在滤液里加入Na2CO3溶液，没有产生白色沉淀，说明不含有氢氧化钙，故填：不含Ca（OH）2；
实验讨论：（1）因为实验需要测定生成的二氧化碳的质量，需要保证装置不漏气，所以需要检查装置的气密性；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，故填：检查装置的气密性，将残留在装置中的二氧化碳全部排入D、E装置中充分吸收；
（2）碳酸钙能与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（3）反应前后D、E装置的质量差为：604.4g-600g=4.4g，设生成4.4g二氧化碳需要碳酸钙的质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 4.4g
x=10g，而水垢的质量为9.8g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在，
故填：4.4，A；
实验方案3：解：设用于产生二氧化碳的盐酸质量为x，氢氧化镁质量为y
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
73 44
x×7.3% 4.4g
x=100g
Mg（OH）2+2HCl═MgCl2+2H2O
58 73
y 10g×7.3%
y=0.58g
氢氧化镁的质量分数：
×100%≈5.9%
答：水垢样品中氢氧化镁的质量分数为5.9%．
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．
实验方案：根据氢氧化钙能与可溶性碳酸盐反应生成沉淀进行分析；
实验讨论：要测定二氧化碳的质量，必须保证装置气密性良好；可以根据反应前后装置D、E的质量差确定生成的二氧化碳的质量，进而确定水垢中是否含有碳酸镁，计算出所用的盐酸的质量分数，从而计算求出是否含有氢氧化镁．
解答：解：查阅资料：根据表格可以看出，碳酸钙和氢氧化镁是不溶于水的物质，故水垢中一定含有碳酸钙和氢氧化镁，故填：CaCO3，Mg（OH）2；
实验方案：在滤液里加入Na2CO3溶液，没有产生白色沉淀，说明不含有氢氧化钙，故填：不含Ca（OH）2；
实验讨论：（1）因为实验需要测定生成的二氧化碳的质量，需要保证装置不漏气，所以需要检查装置的气密性；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，故填：检查装置的气密性，将残留在装置中的二氧化碳全部排入D、E装置中充分吸收；
（2）碳酸钙能与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，故填：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；
（3）反应前后D、E装置的质量差为：604.4g-600g=4.4g，设生成4.4g二氧化碳需要碳酸钙的质量为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 4.4g
x=10g，而水垢的质量为9.8g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在，故填：4.4，A；
实验方案3：解：设用于产生二氧化碳的盐酸质量为x，氢氧化镁质量为y
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
73 44
x×7.3% 4.4g
x=100gMg（OH）2+2HCl═MgCl2+2H2O
58 73
y 10g×7.3%
y=0.58g 氢氧化镁的质量分数：
×100%≈5.9% 答：水垢样品中氢氧化镁的质量分数为5.9%．
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．
练习册系列答案
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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
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（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
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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．