Question

请你参与某学习小组进行研究性学习的过程，并协助完成相关任务．
【研究课题】探究热水壶底部水垢的主要成分
【查阅资料】该小组同学通过查阅资料知道，天然水中一般都含有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、碱等的混合物）．同时，他们还查阅到下列有关物质的溶解性：

物  质	Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Ca（OH）2	Mg（OH）2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

【提出猜想】水垢的主要成分一定含有

 

和

 

，可能含有Ca（OH）₂和

 

．
【设计方案】（1）甲同学在烧杯中放入少量研碎的水垢，加入适量蒸馏水充分搅拌，取上层清液加入

 

，没有白色沉淀，说明水垢中无Ca（OH）₂．
（2）乙同学设计了下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分．其主要实验步骤如图1：
①按图组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量盐酸溶液；
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量（如图2）；
③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；
④再次称量干燥管内物质增加的质量；
⑤重复③和④的操作，直至干燥管内物质质量不变．

讨论：
a．步骤①加入样品前还应检查

 

．
b．装置Ⅱ的作用是

 

；从导管A处缓缓鼓入一定量的空气时，装置Ⅰ的作用是

 

．
c．研究性小组的同学通过简单计算，认为水垢中一定含有MgCO₃，理由是

 

．
【实验结论】通过上述探究可知：水垢的主要成分有

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,气体的净化（除杂）,证明碳酸盐,碱的化学性质,酸碱盐的溶解性,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：【提出猜想】：根据水垢的成分及题中所给物质的溶解性表可以提出猜想．
【设计方案】：（1）从检验钙离子的方法上入手分析．
（2）a根据实验操作步骤分析即可；b碱石灰是碱性干燥剂，可以吸收酸性气体，氢氧化钠可以吸收二氧化碳气体；c从二氧化碳的量上去分析．
【实验结论】：根据猜想和计算即可确定水垢的成分．

解答：解：【提出猜想】因为水垢的主要成分为碳酸盐、碱等的混合物，再结合物质的溶解下表可知，水垢中一定含Mg（OH）₂和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃
故答案为：Mg（OH）₂；CaCO₃；MgCO₃
【设计方案】：（1）为检验氢氧化钙，取上层清液加入碳酸钠溶液，无白色沉淀出现，说明所取上层清液中不含氢氧化钙；
故答案为：Na₂CO₃溶液；
（2）a．在做有关气体的实验之前，一定要检查装置的气密性，以防装置漏气；
故答案为：装置的气密性；
b．因为该实验通过测定生成二氧化碳的质量来确定水垢的成分，所以进入锥形瓶的气体必须除去二氧化碳气体，以免引起干扰，氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体，所以装置Ⅰ的作用是除去空气中的CO₂，又因为从锥形瓶中出来的二氧化碳不干燥，所以二氧化碳气体在进入干燥管之前必须经过干燥，浓硫酸可以用来干燥二氧化碳气体．
故答案为：吸收CO₂中的水；除去空气中的CO₂；
c．即使50g水垢全部为CaCO₃，产生CO₂的质量应为22g，而从图2可以知道实验测得生成的CO₂质量比22g多，所以水垢中一定还有MgCO₃．
故答案为：即使50g水垢全部为CaCO₃，产生CO₂的质量应为22g，而实验测得生成的CO₂质量＞22g；
【实验结论】：实验猜想中已经确定有Mg（OH）₂、CaCO₃，根据（2）的计算可知还应该有MgCO₃，
故答案为：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃．

点评：根据装置的特点及装置中所盛放药品的性质，对装置的作用进行理解，是解决给出实验装置类探究问题的一个重要手段．