Question

（2012?蜀山区三模）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

CaCO₃

，可能含有Ca（OH）₂和

MgCO₃

．
【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．取上层清夜滴入Na₂CO₃溶液，如果没有白色沉淀，说明水垢中无

Ca（OH）₂

（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，逐渐加入足量稀盐酸．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瓶内物质质量的关系如图2曲线表示：
【评价】（1）A瓶中的NaOH溶液起到

除去空气中的CO₂

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是

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

；
若正确回答第（2）（3）小题将奖励4分，但化学试卷总分不超过60分．
（2）一般情况下，两种不同金属形成的碳酸盐与足量演算反应时，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．分析图线可知“水垢中一定含有

MgCO₃

（填化学式），理由是

实际生成CO₂的质量是24g，大于22g

．
（3）装置图1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，请你在图3中标出应在哪三点打孔为好（用圆圈“○”表示打孔位置）．
以上实验不能检测出水垢中含有Mg（OH）₂

Answer 1

分析：【提出猜想】根据物质的溶解性，对水垢的成分进行猜想；
【设计方案】（1）根据氢氧化钙的性质，判断检验氢氧化钙是否存在所加入的试剂；
【评价】（1）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瓶中的质量将增大；
（2）从题目中可以看出，向装置图中通入空气是为了使实验结果尽可能的准确，这时我们要排除空气中二氧化碳的干扰；
（3）在制作装置是要考虑所制作的装置美观耐用，从而我们可以完成最后一题的解答．

解答：解：【提出猜想】碳酸钙不溶于水，因此水垢中可能含有碳酸镁，碳酸镁微溶于水，因此水垢中可能含有碳酸镁；
故答案为：CaCO₃；MgCO₃；
【设计方案】（1）由溶解性表，要检查氢氧化钙是否存在，可利用向溶液中滴加碳酸钠溶液的方法，观察反应没有出现沉淀判断氢氧化钙的不存在；
故答案为：Ca（OH）₂；
【评价】（1）装置A中盛放氢氧化钠溶液，可吸收空气中的二氧化碳，以除去空气二氧化碳防止对后面测定的影响；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瓶中的质量将增大；二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式是2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
故答案为：除去空气中的CO₂；增大；2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（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，可以判断出水垢中还含有碳酸镁．故答案为：MgCO₃；实际生成CO₂的质量是24g，大于22g；
（3）根据给橡皮塞和导管的直径以及要求在打孔时最好呈三角形，以达到美观和坚固的目的．故答案为：．

点评：本题涉及基础知识的仪器识别、装置气密性的检查，还涉及较为复杂的数据分析，难度跨度很大，在解答时要谨慎处理．