Question

某校化學(xué)小組對(duì)熱水壺底部水垢的主要成份進(jìn)行了如下探究，請(qǐng)完成以下活動(dòng)，并回答相關(guān)問題．
[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（主要成份為碳酸鹽和堿）．有關(guān)物質(zhì)的溶解性見下表：
部分鈣、鎂化合物溶解性表（20℃）

陰離子 陽離子	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

[提出猜想]
猜想一：水垢的成分是______
猜想二：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（0H）₂
猜想三：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、MgCO₃
猜想四：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（0H）₂   MgCO₃
[方案設(shè)計(jì)]
（1）確定水垢中是否含有氫氧化鈣（2）確定水垢中是否含有碳酸鎂
[實(shí)驗(yàn)步驟]
（1）

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�過濾，再濾液中加入______溶液	有______產(chǎn)生	水垢中有 氫氧化鈣

（2）利用如圖實(shí)驗(yàn)裝置完成（2）的探究，其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Ⅰ．稱量D、E裝置總質(zhì)量為400.00g
Ⅱ．按上圖組裝后，將3g水垢樣品放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸至錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡，關(guān)閉分液漏斗活塞
Ⅲ．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401.54g（堿石灰主要成份為CaO和NaOH，不考慮裝置內(nèi)空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響）．
根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問題：
①加入樣品前還應(yīng)______，裝置C的作用是______，反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是______
②裝置D中的化學(xué)方程式為______
③裝置B中生成CO₂的質(zhì)量為______g，水垢中______含MgCO₃．
A．一定        B．一定不       C．可能       D．無法確定
[反思延伸]
如何證明水垢中確實(shí)有氫氧化鎂，小華提出了自己的想法：
另取質(zhì)量為3g的水垢，加入3.65%的稀鹽酸與之反應(yīng)，測(cè)得消耗稀鹽酸Wg，結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，判斷W的值滿足______條件時(shí)，水垢中一定含有Mg（OH）₂．

Answer 1

【答案】分析：[提出猜想]根據(jù)天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等離子的信息和溶解性表回答．
[設(shè)計(jì)方案]根據(jù)碳酸鈣難溶于水，氫氧化鈣與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉的性質(zhì)回答．
[實(shí)驗(yàn)討論]①使用或制取氣體的實(shí)驗(yàn)要求先檢查裝置的氣密性；根據(jù)濃硫酸的吸水性回答裝置C的作用；反應(yīng)前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應(yīng)后通入空氣是為了把反應(yīng)生成的二氧化碳排到D中；②根據(jù)氫氧化鈉能和二氧化碳反應(yīng)書寫裝置D中的化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質(zhì)量為1.54g；但3.0g碳酸鈣根據(jù)方程式計(jì)算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸鎂；
[反思延伸]：根據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)的方程式，分別計(jì)算它們3g消耗鹽酸的質(zhì)量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設(shè)3g全為碳酸鎂，消耗鹽酸70g，w＞70g時(shí)，定有氫氧化鎂．
解答：解：[提出猜想]根據(jù)溶解性表，碳酸鎂和氫氧化鎂不溶，天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等離子，碳酸鹽的水溶液呈堿性，即含氫氧根離子，碳酸氫某受熱易分解成碳酸某，所以水垢中定有CaCO₃、Mg（OH）₂．
[設(shè)計(jì)方案]根據(jù)碳酸鈣難溶于水，加水溶解有不溶物，說明有碳酸鈣；過濾時(shí)除去了碳酸鈣，氫氧化鈣與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，由于有沉淀生成，所以氫氧化鈣．
[實(shí)驗(yàn)討論]①使用或制取氣體的實(shí)驗(yàn)要求先檢查裝置的氣密性，所以加入樣品前還應(yīng)檢查裝置氣密性；濃硫酸朋吸水性，裝置C的作用干燥二氧化碳?xì)怏w；反應(yīng)前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應(yīng)后通入空氣是為了把反應(yīng)生成的二氧化碳排到D中去吸收；
②碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，裝置B中生成氣體的化學(xué)方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；根據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，裝置D中的化學(xué)方程式2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
③裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質(zhì)量為1.54g；但3.0g碳酸鈣根據(jù)方程式計(jì)算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸鎂；
[反思延伸]：碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)的方程式，分別計(jì)算它們3g消耗鹽酸的質(zhì)量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設(shè)3g全為碳酸鎂，消耗鹽酸70g，即如沒有氫氧化鎂，3g水垢最多消耗鹽酸為70g，當(dāng)w＞70g時(shí)，一定有氫氧化鎂．
故答案為：【提出猜想】CaCO₃、Mg（OH）₂；
【方案設(shè)計(jì)】【實(shí)驗(yàn)步驟】：
（1）Na₂CO₃；白色沉淀； 
（2）①檢查裝置氣密性；吸水；使二氧化碳完全進(jìn)入D、E 裝置/被吸收； 
②CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；     
③1.54g； A    
【反思延伸】：w＞70g．
點(diǎn)評(píng)：復(fù)分解反應(yīng)是初中化學(xué)的重點(diǎn)之一，是中考必考內(nèi)容，試題形式多樣，但萬變不離其宗，多是變相考查復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件．