Question

位于清远市连州境内的“连州地下河”是闻名遐迩的旅游景点．
（1）有一位游客在洞内将装满水的矿泉水瓶中的水倒掉，然后盖紧瓶盖，很高兴地说：“我可以用这瓶气体很准确地测定洞内空气成分及含量．”你已经知道，用排水法收集到的气体常常含有较多的水蒸汽．要收集到洞内真实的空气，你对游客有什么好的建议：______．
（2）洞内不但可以欣赏如诗如画美景，还可以河上泛舟．请你设计一简单的实验方法探究洞内河水是否为硬水：______．
（3）某研究性学习小组对洞内河水进行了进一步的探究．以下是对由煮沸洞内河水产生的水垢所作的探究的一部分，请完成相关问题．
[探究课题]探究水垢的主要成分
[查阅资料]天然水中一般含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等离子，加热时这些离子趋于生成溶解度更小的物质从而形成水垢（主要成分为碳酸盐、碱等的混合物）．下面是有可能成为水垢成分的一些物质的溶解性情况：

物质	Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Mg（OH）2	Ca（OH）2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	不溶	微溶	不溶	微溶

[提出猜想]根据上述物质的溶解性表和相关知识，提出如下猜想：水垢的主要成分中一定含有Mg（OH）₂和______（填写化学式，下同），可能含有Ca（OH）₂和______．
下面是根据设计方案进行的实验并得出的相关结论：
在试管A中放入适量研碎的水垢，加入适量的蒸馏水，充分震荡．
①取试管A中一定量的上层清液放入另一支试管B中，加入______溶液，没有白色沉淀，证明水垢中无Ca（OH）₂．
②将试管A中的剩余上层清液倒出，然后试管A中加入______溶液，有气泡产生，将产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变浑浊，说明水垢中一定含有碳酸盐．

Answer 1

解：（1）排水法收集洞中空气时水对所采集空气有所影响，而改用注射器抽取洞内空气对所采集所气体没有丝毫影响，因此建议使用注射器进行洞内空气的采集；
（2）取河水样品加入肥皂水，如果观察到泡沫大量减少，则可判断河水为硬水；
（3）[提出猜想]由于氢氧化镁、碳酸钙都不能溶于水，因此水垢中一定含有此两种沉淀物；由于氢氧化钙、碳酸镁微溶于水，不能完全溶解的两种物质也就形成沉淀物，所以水垢中可能含有这两种微溶物质；
①向所取清液中滴加碳酸钠溶液，碳酸钠能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，而没有白色沉淀，证明清液中不含有氢氧化钙，则水垢中不含氧化钙；
②向所余固体中滴加稀盐酸，若有气体放出则将气体通入澄清石灰水，观察到澄清石灰水变浑浊可说明固体中含有碳酸盐．
故答案为：
（1）改用注射器对空气进行取样，避免采集样品时对空气成分的影响；
（2）取河水加入肥皂水，观察泡沫，泡沫少则河水为硬水；
（3）[提出猜想]CaCO₃；MgCO₃；①Na₂CO₃；②HCl．
分析：（1）排水法可以收集气体，使用注射器等也可以收集气体且该方法对所收集气体组成不产生影响；
（2）硬水中含量较大的钙、镁离子会失肥皂水的泡沫大量较少，利用这一特点可区分硬水与软水；
（3）[提出猜想]根据各物质的溶解性，不溶性物质一定会形成沉淀，微溶性物质在沉淀物中可能含有；
①碳酸钠等可溶性碳酸盐的溶液能与氢氧化钙反应生成碳酸钙；
②碳酸盐能与盐酸反应放出二氧化碳，利用这个特点可检验碳酸盐．
点评：碳酸盐的检验方法：取样滴加稀盐酸，气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，样品为碳酸盐．