Question

请你参与某学习小组研究性学习的过程，并协助完成相关任务．
研究课题：探究水壶内部水垢的主要成分
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下表：

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Mg（OH）₂和

 

，可能含有Ca（OH）₂和

 

．
设计方案并进行实验：
（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，静置．取上层清液滴入Na₂CO₃溶液，如果没有白色沉淀，说明水垢中无

 

（填化学式）．

（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．其主要实验步骤如下：
①按图组装仪器，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瓶内物质质量不变．
评价：
①A瓶中的NaOH溶液起到

 

作用．若A瓶中无NaOH溶液，D瓶中的质量将

 

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
②若D瓶增重22g，则测定出的水垢成分全部是CaCO₃；若D瓶增重24g，则水垢的组成是

 

（填选项），原因是

 

A．全部是CaCO₃    B．有CaCO₃和MgCO₃    C．全部是MgCO₃
（提示：CaCO₃相对分子质量=100；MgCO₃相对分子质量=84）
反思：
①丙同学认为在D瓶后需要再连接一瓶NaOH溶液，你认为他的建议是否合理

 

，原因是

 

；
②以上实验

 

（填“能够”或“不能”）检测出水垢中含有Mg（OH）₂．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,盐的化学性质,酸碱盐的溶解性

专题：科学探究

分析：提出猜想：根据物质的溶解性，对水垢的成分进行分析；
设计方案：（1）根据氢氧化钙和碳酸钠反应会生成碳酸钙沉淀进行分析；
评价：①根据氢氧化钠会与二氧化碳反应生成碳酸钠，A瓶中的NaOH溶液起到吸收空气中的二氧化碳，若A瓶中无NaOH溶液，空气中的二氧化碳会进入装置中，所以D瓶中的质量将偏大进行分析；
②根据两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多进行分析；
反思：①根据空气中的二氧化碳会与D中的氢氧化钠反应进行分析；
②根据此实验没有涉及到氢氧化镁的检验进行分析．

解答：解：提出猜想：通过物质的溶解性可知，水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃；
设计方案：（1）根据猜想，当我们向上层清夜中加入碳酸钠时，如果存在着氢氧化钙，就会产生沉淀，但是实验结果没有沉淀产生，所以我们判断水垢中没有氢氧化钙，化学式为：Ca（OH）₂；
评价：①由于空气中含有二氧化碳，所以在这里我们在鼓入空气时，要保证把空气中的二氧化碳除去，如果不除去，会导致D装置中的氢氧化钠多吸收了二氧化碳，所以会导致D瓶的质量增加；
②根据题给条件可知，如果全部是碳酸钙则生成22g气体，而题目中生成了24g二氧化碳，又根据“两种不同金属形成的碳酸盐与足量盐酸反应时，若两金属的化合价相同、两种盐的质量相同，则相对分子质量小者放出的气体多”，根据Mr（MgCO₃）=84，Mr（CaCO₃）=100，所以可以判断在水垢中还含有碳酸镁，故选：B，原因是：实际生成CO₂的质量是24g，大于22g；
反思：①空气中的二氧化碳会与氢氧化钠反应，导致D装置增加的质量偏大，应该在D瓶后需要再连接一瓶NaOH溶液，所以他的建议合理，原因是：空气中的二氧化碳会与D中的氢氧化钠反应；
②本题中只是提到了碳酸盐的检验，根本就没有涉及到氢氧化镁的鉴别，所以不能检测出水垢中含有Mg（OH）₂．
故答案为：提出猜想：CaCO₃，MgCO₃；
设计方案：（1）Ca（OH）₂；
评价：①吸收鼓入空气中二氧化碳的，增大；
②B，实际生成CO₂的质量是24g，大于22g；
反思：①合理，空气中的二氧化碳会与D中的氢氧化钠反应；
②不能．

点评：在解此类题时，首先分析题中的反应原理和考查的问题，然后结合题中所给的资料和学过的知识点进行分析解答．