题目内容
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，在加热时，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：
【提出猜想】：水垢的主要成分一定含有CaCO3和 ，可能含有Ca（OH）2和 ．写出Ca（HCO3）2受热分解的化学方程式 ．
【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）乙同学设计下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分，步骤如下：
①按图1组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量某酸溶液；
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量（见图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．
a．步骤①所加的酸溶液是 ．
b．装置Ⅱ的作用是 ；
从导管A处缓缓鼓入一定量的空气的作用是 ．
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 ．
【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，在加热时，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 |
【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
（2）乙同学设计下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐的成分，步骤如下：
①按图1组装仪器，将50g水垢试样放入锥形瓶中，加入足量某酸溶液；
②测量一定时间内干燥管内物质增加的质量（见图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．
a．步骤①所加的酸溶液是
b．装置Ⅱ的作用是
从导管A处缓缓鼓入一定量的空气的作用是
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
考点：实验探究物质的组成成分以及含量,碱的化学性质,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式
专题：科学探究
分析：本实验探究物质的组成成分以及含量，证明碳酸盐（CO32-检验方法），二氧化碳的化学性质，酸的物理性质及用途，碱的化学性质．
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；实验室用稀盐酸溶解碳酸钙．
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．
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；实验室用稀盐酸溶解碳酸钙．
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】根据题意可知，水垢的主要成分为碳酸盐、碱等物质的混合物，再结合物质的溶解性表可知，水垢中一定含Mg（OH）2和CaCO3，可能含有Ca（OH）2和MgCO3；Ca（HCO3）2受热分解生成碳酸钙、水和二氧化碳，故反应的化学方程式为Ca（HCO3）2
CaCO3+CO2↑+H2O．
【设计方案】
（1）检验Ca2+要用可溶性的碳酸盐，如Na2CO3溶液，因为二者能反应产生沉淀．
（2）a．由于水垢中存在有碳酸钙，而硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在碳酸钙的表面，阻止了反应的进一步进行，故溶解碳酸盐一般用稀盐酸；
b．因为该实验是要通过测定生成二氧化碳的质量来确定水垢的成分，而从锥形瓶中出来的二氧化碳气体是不干燥的，且都会被干燥管内的物质吸收，从而影响到结果的测定，所以二氧化碳气体在进入干燥管之前必须经过干燥，浓硫酸恰可以用来干燥二氧化碳气体；由于气压的原因，最后锥形瓶中会残存有一定量的二氧化碳气体，故从导管A处缓缓鼓入一定量的空气吗，可以使装置中的所有二氧化碳都能被碱石灰所吸收．
c．根据化学方程式的计算可知，即使50g水垢全部为CaCO3，产生CO2的质量也仅为22g，而实验测得生成的CO2质量为24g，比22g多，所以水垢中一定还有MgCO3．
【实验结论】实验猜想中已经确定有Mg（OH）2和 CaCO3，而根据（2）的计算可知还应该含有MgCO3，故水垢的主要成分有Mg（OH）2、CaCO3和MgCO3．
故答案为：
【提出猜想】Mg（OH）2； MgCO3； Ca（HCO3）2
CaCO3+CO2↑+H2O
【设计方案】
（1）Na2CO3溶液；
（2）a．稀盐酸；
b．吸收CO2中的水； 使装置中的二氧化碳全部被碱石灰吸收
c．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】Mg（OH）2、CaCO3、MgCO3
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【设计方案】
（1）检验Ca2+要用可溶性的碳酸盐，如Na2CO3溶液，因为二者能反应产生沉淀．
（2）a．由于水垢中存在有碳酸钙，而硫酸与碳酸钙反应会生成微溶于水的硫酸钙，覆盖在碳酸钙的表面，阻止了反应的进一步进行，故溶解碳酸盐一般用稀盐酸；
b．因为该实验是要通过测定生成二氧化碳的质量来确定水垢的成分，而从锥形瓶中出来的二氧化碳气体是不干燥的，且都会被干燥管内的物质吸收，从而影响到结果的测定，所以二氧化碳气体在进入干燥管之前必须经过干燥，浓硫酸恰可以用来干燥二氧化碳气体；由于气压的原因，最后锥形瓶中会残存有一定量的二氧化碳气体，故从导管A处缓缓鼓入一定量的空气吗，可以使装置中的所有二氧化碳都能被碱石灰所吸收．
c．根据化学方程式的计算可知，即使50g水垢全部为CaCO3，产生CO2的质量也仅为22g，而实验测得生成的CO2质量为24g，比22g多，所以水垢中一定还有MgCO3．
【实验结论】实验猜想中已经确定有Mg（OH）2和 CaCO3，而根据（2）的计算可知还应该含有MgCO3，故水垢的主要成分有Mg（OH）2、CaCO3和MgCO3．
故答案为：
【提出猜想】Mg（OH）2； MgCO3； Ca（HCO3）2
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【设计方案】
（1）Na2CO3溶液；
（2）a．稀盐酸；
b．吸收CO2中的水； 使装置中的二氧化碳全部被碱石灰吸收
c．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】Mg（OH）2、CaCO3、MgCO3
点评：在解此类题时，首先要会分析题中所涉及的反应原理，然后结合反应原理和计算所要用到的数据进行分析解答．对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等．
练习册系列答案
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环境、资源问题是人类目前普遍关注的，下列说法正确的是（ ）
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| C、我国是水资源大国，人均占有量居世界第六位 |
| D、为保护环境，应该关闭所有的化工厂 |
