Question

【題目】水壺長時間使用后壺底會有白色固體附著，俗稱水垢，某化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計實驗研究水垢的成分，請你和他們一起探究。

[查閱資料]硬水中含有較多的可溶性的鈣鎂化合物，如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2。它受熱易分解，生成難溶性的化合物、氣體等物質(zhì)，造成水垢。

[提出問題]水垢的中含有碳酸鈣嗎?

[實驗設(shè)計]小組同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置，充分反應(yīng)至不再有氣泡產(chǎn)生為止，觀察到A處試管中有白色固體殘留，B處濃硫酸的質(zhì)量增大，C處澄清石灰水變渾濁。裝置中氫氧化鈉溶液的作用是_____。

(1)小明同學(xué)認(rèn)為一定有CO2、_____(填化學(xué)式)生成。小紅從反應(yīng)物的元素的組成分析，認(rèn)為氣體還可能有氧氣或氫氣，請你用設(shè)計一個簡單實驗幫助她判斷_____。

(2)小明認(rèn)為該白色固體是碳酸鈣，請你幫他完成實驗探究，填寫下表:

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
_____	_____	難溶物是CaCO3

[小結(jié)]水垢的中含有碳酸鈣。

[實驗反思]小明同學(xué)查閱資料得知硬水中的另一種可溶性物質(zhì)碳酸氫鎂的性質(zhì)和碳酸氫鈣相似,也會發(fā)生上述反應(yīng)，請寫出碳酸氫鎂受熱分解的反應(yīng)方程式____。

(3)小明取50g水垢與稀鹽酸反應(yīng)，得出了圖中的數(shù)據(jù)，通過計算可知：水垢中一定含有(填化學(xué)式)_____，理由是_____。

Answer 1

【答案】防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入C中 將燃著的木條靠近a處，若木條燃燒更旺，則有氧氣生成；若尾氣被點(diǎn)燃，出現(xiàn)淡藍(lán)色火焰，則有氫氣生成 取難溶物置于試管，加入適量稀鹽酸，并把產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水 澄清石灰水變渾濁 、 實驗測得生成的二氧化碳質(zhì)量為24g，如果50g水垢全部為碳酸鈣，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量應(yīng)為22g，小于24g；如果50g水垢全部為碳酸鎂，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量應(yīng)為27.5g，大于24g；故一定含有、

【解析】

[實驗設(shè)計]：

C處澄清石灰水用于檢測產(chǎn)物中的二氧化碳，不能被外界干擾，故裝置中氫氧化鈉溶液的作用是：防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入C中。

(1) B處濃硫酸的質(zhì)量增大，C處澄清石灰水變渾濁，一定有、生成，要判斷生成氣體有無氧氣或氫氣，可以將燃著的木條靠近a處，若木條燃燒更旺，則有氧氣生成；若尾氣被點(diǎn)燃，出現(xiàn)淡藍(lán)色火焰，則有氫氣生成。

(2) 碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳?xì)怏w，取難溶物置于試管，加入適量稀鹽酸，并把產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，可說明難溶物為碳酸鈣；故有：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
取難溶物置于試管，加入適量稀鹽酸，并把產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水	澄清石灰水變渾濁	難溶物是CaCO3

[實驗反思]：

碳酸氫鎂的性質(zhì)和碳酸氫鈣相似，碳酸氫鎂受熱分解生成碳酸鎂、水和二氧化碳，反應(yīng)的反應(yīng)方程式為。

(3)實驗中生成二氧化碳的質(zhì)量為24g，設(shè)50g碳酸鈣與稀鹽酸完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為x，50g碳酸鎂與稀鹽酸完全反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為y，則

解得x=22g＜24g；

解得y=27.5g＞24g；

故水垢中一定含有、，理由是：實驗測得生成的二氧化碳質(zhì)量為24g，如果50g水垢全部為碳酸鈣，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量應(yīng)為22g，小于24g；如果50g水垢全部為碳酸鎂，產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量應(yīng)為27.5g，大于24g；故一定含有、。