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】

（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。若D瓶增重22g，则水垢全部是CaCO₃。

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。

测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如右图曲线所示；

【评价】

（1）A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）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。分析曲线图可知：水垢中一定含有              （化学式），理由是                                               。

（3）装置图中“？”所指处有三根导管同时穿过橡胶塞，已知：导管的直径为8mm，橡胶塞细段直径为3cm。从坚固和美观的角度考虑，请你在由图中标出应在哪三点打孔为好（用圆圈“○”表示打孔位置）。                 

以上实验         （填“能够”或“不能”）检测出水垢中含有Mg(OH)₂。

Answer 1

【解析】：由于水垢不溶于水，根据溶解性表知：水垢的主要成分一定含有不溶于水的Mg(OH)₂和 CaCO₃，可能含有微溶于水的Ca(OH)₂和MgCO₃。若水垢中含有微溶于水的氢氧化钙，当加入Na₂CO₃溶液时会有白色沉淀CaCO₃生成，而实验的现象没有白色沉淀，说明水垢中无Ca(OH)₂。

（1）为了使B装置中生成的二氧化碳气体全部被D装置吸收，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气，A瓶中的NaOH溶液起到吸收空气中的二氧化碳等酸性气体的作用。若无A装置，D瓶中的质量将增大。

（2）Mg CO₃和CaCO₃中两种金属元素化合价相同，由于Mg CO₃的相对分子质量较小，且实际生成二氧化碳的质量大于22g，所以水垢中应该有MgCO₃。

（3）尽管三根导管并排时小于橡胶塞细段的直径，但根据三角形的稳定性，以三个孔不在一条直线上即可，等边三角形最好。由于Mg(OH)₂不溶于水，与盐酸反应生成的是溶于水的氯化镁，所以以上实验不能检测出水垢中含有Mg(OH)₂。

答案：

【提出猜想】CaCO₃       MgCO₃

【设计方案】⑴ Ca(OH)₂

【评价】⑴吸收CO₂       增大   （2）MgCO₃      实际生成CO₂的质量是24g，大于22g  

（3）（三个孔不在一条直线上即可得分，等边三角形最好） 

不能