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    5．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下表：
    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，他们设计了如图1实验装置．

    Ⅰ．小花和小红的主要实验步骤如下：
    ①按上图所示组装仪器，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．
    【拓展延伸】
    小花和小红从化学课上得知大理石的主要成分也是碳酸钙，为了探究大理石中碳酸钙的含量，两位同学另取20g大理石样品放入锥形瓶中，同样利用上述装置，重复Ⅰ中①～④的操作，称量D瓶内物质增加的质量是4.4g．请根据题目中提供的数据，计算大理石样品中碳酸钙的质量分数．

    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．
    【拓展延伸】根据二氧化碳的质量进行计算碳酸钙的质量，进一步计算大理石样品中碳酸钙的质量分数．

    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．
    【拓展延伸】
    设：样品中碳酸钙的质量为X
    CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
    100                   44
    X                    4.4g
    $\frac{100}{X}$=$\frac{44}{4.4g}$
     解得：X=10g
    大理石样品中碳酸钙的质量分数是：$\frac{10g}{20g}$×100%=50%
    答：大理石样品中碳酸钙的质量分数是50%

    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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    但在实验所得数据中略小于该值．针对这一现象推测原因，你认为不可取的是ABC
    A．生成氧气一端的装置气密性不好
    B．相同条件下，在水中溶解的氧气比氢气稍多
    C．连接生成氧气一端的电极被氧气氧化，消耗了一部分氧气
    D．实验所得数据与理论值相差不多，可认为实验已经成功
    （2）小刚收集到一瓶浑浊的长江水，他要模拟自来水厂的净水过程，最终制成自来水．其实验过程如图2所示，回答下列问题．

    ①向水样中加入明矾搅拌溶解，静置一段时间后，进行操作①的名称是过滤；
    该操作中用到的玻璃仪器有烧杯，漏斗，玻璃棒 （任写一个）若进行完该操作后，发现滤液仍旧
    浑浊，造成这一现象的原因可能是滤纸破了，仪器不干净，液面高出滤纸边缘（答一种即可）．
    ②操作②主要是除去一些异味和色素，应选用的物质是活性炭，操作③是消毒杀
    菌，这过程主要是物理 变化
    ③自来水厂用二氧化氯消毒杀菌，二氧化氯的化学式为ClO2，其中氯元素的化合价为+4．
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    ④正5价的磷元素$\stackrel{+5}{P}$
    （2）构成物质的微粒有：A．原子；B．分子；C．离子．试判断构成下列物质的微粒，并用相应的序号填空．
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