某;瘜W(xué)小組對(duì)熱水壺底部水垢的主要成分進(jìn)行了如下探究,請(qǐng)完成以下活動(dòng)并回答相關(guān)問(wèn)題。
【查閱資料】天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等離子,在加熱條件下,這些離子趨于生成溶解度更小的物質(zhì)——水垢(主要成分為碳酸鹽和堿)。有關(guān)物質(zhì)的溶解性見下表(20℃):
陰離子 陽(yáng)離子 |
OH- |
CO32- |
HCO3- |
Ca2+ |
微溶 |
不溶 |
可溶 |
Mg2+ |
不溶 |
微溶 |
可溶 |
根據(jù)上述物質(zhì)的溶解性,小組同學(xué)確定水垢的主要成分中一定含有 和 ,可能含有Ca(OH)2和MgCO3。
【提出問(wèn)題】水垢的主要成分中是否含有Ca(OH)2和MgCO3呢?
【實(shí)驗(yàn)方案1】確定水垢中是否含Ca(OH) 2
實(shí)驗(yàn)步驟 |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
結(jié)論 |
在少量研碎的水垢中,加入適量的蒸餾水充分?jǐn)嚢,過(guò)濾,在濾液里加入Na2CO3溶液。 |
沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生 |
水垢中 。 |
【實(shí)驗(yàn)方案2】確定水垢中是否含MgCO3
利用下列實(shí)驗(yàn)裝置,完成實(shí)驗(yàn)2探究。其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:
精確稱量D、E裝置總質(zhì)量為600.0g,按上圖組裝后,將9.8g水垢試樣放入錐形瓶中,加入足量稀鹽酸溶液,待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí),打開止水夾K,從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣,一段時(shí)間后稱量裝置D、E的總質(zhì)量為604.4g(堿石灰主要成分為CaO和NaOH,不考慮稀鹽酸的揮發(fā)性以及裝置內(nèi)空氣、外界空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響)。
【實(shí)驗(yàn)討論】
⑴加入藥品前應(yīng) ,反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K,緩緩鼓入空氣的目的是 。
⑵任寫一個(gè)裝置B中生成氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式: 。
⑶裝置 B中生成CO2的質(zhì)量為 g。通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該水垢中 (填序號(hào))含MgCO3。
A.一定 B.一定不 C.可能 D.無(wú)法確定
【實(shí)驗(yàn)方案3】定量探究水垢中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
另取質(zhì)量為9.8g的水垢試樣,加入7.3%稀鹽酸與之恰好完全反應(yīng),測(cè)得消耗稀鹽酸110 g。結(jié)合以上數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論,計(jì)算水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫出完整的計(jì)算過(guò)程,計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))。
CaCO3和Mg(OH)2 (兩個(gè)都對(duì)得1分) 不含Ca(OH)2 (1)檢查裝置的氣密性 將殘留在裝置中的二氧化碳全部排入D、E裝置中充分吸收 (2)CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑或MgCO3+2HCl = MgCl2+H2O+CO2↑ (3)4.4g A;氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.9%
【解析】
試題分析:根據(jù)溶解性氫氧化鈣和碳酸鎂屬于微溶,水垢中可能含有,碳酸鈣、氫氧化鎂屬于難溶,所以水垢中的主要成分為氫氧化鎂和碳酸鈣;加入碳酸鈉沒(méi)有白色沉淀生成說(shuō)明沒(méi)有鈣離子,說(shuō)明沒(méi)有氫氧化鈣;⑴加入藥品前應(yīng)先檢查裝置的氣密性,鼓入空氣的作用是將殘留在裝置中的二氧化碳全部排入D、E裝置中充分吸收;(2)B裝置有兩個(gè)反應(yīng),為CaCO3+2HCl = CaCl2+H2O+CO2↑或MgCO3+2HCl = MgCl2+H2O+CO2↑;(3)生成二氧化碳的總質(zhì)量就是D、E裝置總質(zhì)量的前后質(zhì)量之差,為,如果是純的碳酸鈣和足量的酸反應(yīng)生成4.4g二氧化碳則需10g,題目中是9.8g,說(shuō)明還混有碳酸鎂。
【實(shí)驗(yàn)方案3】解:設(shè)用于產(chǎn)生二氧化碳的鹽酸質(zhì)量為,氫氧化鎂質(zhì)量為
2HCl ~ CO2 Mg(OH) 2+ 2HCl==MgCl2 + 2H2O
73 44 58 73
×7.3% 4.4g 10g×7.3%
,,解得 =100g =0.58g
氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)= 0.58g/9.8g×100%≈5.9%
答:水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.9%
考點(diǎn):探究水垢成分
點(diǎn)評(píng):本題較為綜合,是集實(shí)驗(yàn)探究和化學(xué)方程式計(jì)算于一體的題目,題目較為冗長(zhǎng),屬于較難的題目,在中考中常作為壓軸題出現(xiàn)。
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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
部分鈣、鎂化合物溶解性表(20℃) | |||
OH- | CO32- | HCO3- | |
Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
實(shí)驗(yàn)步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式 |
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分?jǐn)嚢瑁^(guò)濾,在濾液中加入Na2CO3溶液. | 有白色沉淀產(chǎn)生 |
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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
陰離子 陽(yáng)離子 |
OH- | CO32- | HCO3- |
Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
實(shí)驗(yàn)步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分?jǐn)嚢瑁^(guò)濾,再濾液中加入 Na2CO3 Na2CO3 溶液 |
有 白色沉淀 白色沉淀 產(chǎn)生 |
水垢中有 氫氧化鈣 |
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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
陰離子 陽(yáng)離子 |
OH- | CO32- | HCO3- |
Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
實(shí)驗(yàn)步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
在少量研碎的水垢中,加入適量的蒸餾水充分?jǐn)嚢,過(guò)濾,在濾液里加入Na2CO3溶液. | 沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生 | 水垢中 不含Ca(OH)2 不含Ca(OH)2 . |
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科目:初中化學(xué) 來(lái)源:2012年江蘇省無(wú)錫市東林中學(xué)中考化學(xué)模擬試卷(二)(解析版) 題型:解答題
陰離子 陽(yáng)離子 | OH- | CO32- | HCO3- |
Ca2+ | 微溶 | 不溶 | 可溶 |
Mg2+ | 不溶 | 微溶 | 可溶 |
實(shí)驗(yàn)步驟 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 |
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分?jǐn)嚢瑁^(guò)濾,再濾液中加入______溶液 | 有______產(chǎn)生 | 水垢中有 氫氧化鈣 |
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