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，某化學興趣小組的同學設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，造成水垢。

[提出問題]水垢的中含有碳酸鈣嗎?

[實驗設計]小組同學設計了如圖所示的實驗裝置，充分反應至不再有氣泡產生為止，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)小明同學認為一定有CO2、_____(填化學式)生成。小紅從反應物的元素的組成分析，認為氣體還可能有氧氣或氫氣，請你用設計一個簡單實驗幫助她判斷_____。

(2)小明認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	實驗現象	結論
_____	_____	難溶物是CaCO3

[小結]水垢的中含有碳酸鈣。

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

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

Answer 1

【答案】防止空氣中的二氧化碳進入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；若尾氣被點燃，出現淡藍色火焰，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量為24g，如果50g水垢全部為碳酸鈣，產生二氧化碳的質量應為22g，小于24g；如果50g水垢全部為碳酸鎂，產生二氧化碳的質量應為27.5g，大于24g；故一定含有、

【解析】

[實驗設計]：

C處澄清石灰水用于檢測產物中的二氧化碳，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入C中。

(1) B處濃硫酸的質量增大，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；若尾氣被點燃，出現淡藍色火焰，則有氫氣生成。

(2) 碳酸鈣與鹽酸反應生成使澄清石灰水變渾濁的二氧化碳氣體，取難溶物置于試管，加入適量稀鹽酸，并把產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	實驗現象	結論
取難溶物置于試管，加入適量稀鹽酸，并把產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，反應的反應方程式為。

(3)實驗中生成二氧化碳的質量為24g，設50g碳酸鈣與稀鹽酸完全反應生成二氧化碳的質量為x，50g碳酸鎂與稀鹽酸完全反應生成二氧化碳的質量為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量為24g，如果50g水垢全部為碳酸鈣，產生二氧化碳的質量應為22g，小于24g；如果50g水垢全部為碳酸鎂，產生二氧化碳的質量應為27.5g，大于24g；故一定含有、。