题目内容

13．探究水壶内部水垢的主要成分
小花和小红同学非常善于进行实验探究，他们发现长期使用的热水壶底部有一层水垢，小花想这层水垢的主要成分是什么？围绕这个问题，他们展开了探究，请你也参入到他们的学习过程，并协助完成相关任务．
【提出问题】热水壶底部水垢的主要成分是什么？
【查阅资料】通过查阅资料知道，天然水和水垢所含的物质及其溶解性如表：
物质Ca（HCO3）2Mg（HCO3）2Ca（0H）2Mg（0H）2CaCO3MgCO3
溶解性可溶可溶微溶不溶不溶微溶
【提出猜想】通过分析，他们认为水垢的主要成分中一定含有Mg（0H）2和CaCO3（写化学式，下同），可能含有Ca（OH）2和MgCO3．
【设计方案，进行实验】
（1）小花在烧杯中放入少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，静置．取上层清液滴入Na2CO3溶液，如果没有白色沉淀生成，说明水垢中不含有Ca（0H）2（填化学式）．
（2）欲证明水垢中含有碳酸盐的实验方法是取少量水垢于试管中，向试管中加入稀盐酸，有气泡产生，把生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊．
（3）为了进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分，他们设计了下列实验装置．

Ⅰ．小花和小红的主要实验步骤如下：
①按如图1所示组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，逐滴加入足量稀盐酸．
②待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气．
③称量D瓶内物质增加的质量．
④重复②和③的操作，直至D瓶内物质的质量不变．
经过上述实验，他们测量滴加稀盐酸的体积与D瓶内物质增加质量的关系如图2曲线所示．
Ⅱ．小花和小红另取50g碳酸钙放入锥形瓶中，利用上述装置，重复 I中①～④的操作，称量D瓶内物质增加的质量是22g．
【实验评价】
（1）A瓶中的NaOH溶液起到吸收空气中二氧化碳的作用．若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将增大（填“增大”、“不变”或“减小”），D瓶中发生反应的化学方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O．C瓶中浓硫酸的作用是除去二氧化碳气体中的水蒸气．
（2）在实验I与II中，小花、小红运用了化学实验中的对比试验方法．
（3）一般情况下，两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两种金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多．分析实验I与II可知，水垢中一定含有MgCO3（填化学式），理由是50g碳酸钙与盐酸反应放出二氧化碳22g，而50g水垢与盐酸反应实际生成二氧化碳的质量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸镁．
（4）以上实验不能（填“能够”或“不能”） 检测出水垢中是否含有Mg（OH）2．

分析 【提出猜想】
根据表中提供的数据可以判断水垢的组成；
碳酸钠和氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙和氢氧化钠；
碳酸盐能和稀盐酸反应生成能使澄清石灰水变浑浊的气体二氧化碳；
【实验评价】
氢氧化钠能够吸收二氧化碳，并且能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；
浓硫酸具有吸水性，可以用作氢气、氧气、二氧化碳等气体的干燥剂；
根据提供的信息可以进行相关方面的判断．

解答 解：【提出猜想】
通过分析知道，氢氧化镁和碳酸钙都不溶于水，氢氧化钙和碳酸镁都微溶于水，因此水垢的主要成分中一定含有Mg（0H）2和CaCO3，可能含有Ca（OH）2和MgCO3．
故填：CaCO3；MgCO3．
【设计方案，进行实验】
（1）取上层清液滴入Na2CO3溶液，如果没有白色沉淀生成，说明水垢中不含有Ca（0H）2．
故填：Ca（0H）2．
（2）欲证明水垢中含有碳酸盐的实验方法是：取少量水垢于试管中，向试管中加入稀盐酸，有气泡产生，把生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊．
故填：取少量水垢于试管中，向试管中加入稀盐酸，有气泡产生，把生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊．
【实验评价】
（1）A瓶中的NaOH溶液起到吸收空气中二氧化碳的作用；
若A瓶中无NaOH溶液，空气中的部分二氧化碳会被氢氧化钠溶液吸收，会导致D瓶中的质量增大；
D瓶中发生反应的化学方程式为：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；
C瓶中浓硫酸的作用是除去二氧化碳气体中的水蒸气．
故填：吸收空气中二氧化碳的；增大；2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；除去二氧化碳气体中的水蒸气．
（2）在实验I与II中，小花、小红运用了化学实验中的对比试验方法．
故填：对比试验．
（3）因为50g碳酸钙与盐酸反应放出二氧化碳22g，而50g水垢与盐酸反应实际生成二氧化碳的质量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸镁．
故填：MgCO3；50g碳酸钙与盐酸反应放出二氧化碳22g，而50g水垢与盐酸反应实际生成二氧化碳的质量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸镁．
（4）以上实验不能检测出水垢中是否含有Mg（OH）2．
故填：不能．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．

练习册系列答案
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②10℃时，乙的溶解度更大
③甲的溶解度受温度变化的影响比乙大
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