Question

化學小組對熱水壺底部水垢的主要成分進行了如下探究，請完成以下活動并回答問題．
[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--水垢（主要成分為碳酸鹽和堿）．有關物質的溶解性見表

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]水垢的主要成分中一定含有______和______，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃（填化學式）．
[設計方案]實驗1：確定水垢中是否含Ca（OH）₂和CaCO₃

實驗步驟	實驗現象	結論
在少量研碎的水垢中，加入適量的蒸餾水充分攪拌，過濾，在濾液里加入 Na2CO3溶液．	沒有白色沉淀產生	______

實驗2：確定水垢中是否含MgCO₃利用下列實驗裝置，完成實驗2探究．其主要實驗步驟發下：

稱量D、E裝置總質量為600.00g，按上圖組裝后，將2.50g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸溶液，待錐形瓶中不再產生氣泡時，打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入空氣，一段時間后稱量裝置D、E的總質量為601.25g（堿石灰主要成分為CaO和NaOH，不考慮裝置內空氣對實驗的影響）．
[實驗討論]（1）加入樣品前還應______，裝置B中盛放稀鹽酸的儀器名稱為______，裝置C的作用是______，反應結束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是______，裝置A的作用是______，A、B裝置之間設置干燥裝置（填：“要”、“不要”），______理由是______．
（2）裝置B中生成氣體的化學方程式為______（只要求寫一種），裝置D中的化學方程式為______．
（3）裝置B中生成CO₂的質量為______g．通過計算說明水垢中______含MgCO₃（填字母）．
A． 一定B． 一定不C． 可能D． 無法確定
計算過程（已知物質相對分子質量  CaCO₃：100    MgCO₃：84）：
實驗3：確定水垢中是否含有Mg（OH）₂另取質量為2.50g的水垢，加入3.65%的稀鹽酸與之反應，測得消耗稀鹽酸w g．．結合以上實驗結論，判斷w的值滿足______條件時，水垢中一定含有Mg（OH）₂（請通過計算說明）．

Answer 1

【答案】分析：[提出猜想]根據天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等離子的信息和溶解性表回答．
[設計方案]根據碳酸鈣難溶于水，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉的性質回答．
[實驗討論]（1）使用或制取氣體的實驗要求先檢查裝置的氣密性；根據儀器的名稱和用途回答使用的儀器；根據濃硫酸的吸水性回答裝置C的作用；反應前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應后通入空氣是為了把反應生成的二氧化碳排到D中；根據氫氧化鈉能和二氧化碳反應回答A的作用．
（2）根據碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳書寫裝置B中生成氣體的化學方程式；根據氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水書寫裝置D中的化學方程式．
（3）根據裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質量為1.25g；
但2.50g碳酸鈣根據方程式計算可生成的二氧化碳1.1g，所以含碳酸鎂；
根據碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應的方程式，分別計算它們2.50g消耗鹽酸的質量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設2.50g全為碳酸鎂，消耗鹽酸59.5g，w＞59.5g時，定有氫氧化鎂．
解答：解：[提出猜想]根據溶解性表，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．
[設計方案]根據碳酸鈣難溶于水，加水溶解有不溶物，說明有碳酸鈣；過濾時除去了碳酸鈣，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，由于沒有沉淀生成，所以無氫氧化鈣．
[實驗討論]（1）使用或制取氣體的實驗要求先檢查裝置的氣密性，所以加入樣品前還應檢查裝置氣密性；裝置B中盛放稀鹽酸的儀器是加入液體藥品用的，有開關，為分液漏斗；濃硫酸朋吸水性，裝置C的作用干燥二氧化碳氣體；反應前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應后通入空氣是為了把反應生成的二氧化碳排到D中去吸收；氫氧化鈉能和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，A的作用是吸收空氣中的二氧化碳；A、B裝置之間沒有設置干燥裝置，因為二氧化碳進入D裝置前有氣體干燥裝置C．
（2）根據碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，裝置B中生成氣體的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；根據氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，裝置D中的化學方程式2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
（3）根據裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質量為1.25g；
根據碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應的方程式，分別計算它們2.50g消耗鹽酸的質量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設2.50g全為碳酸鎂，消耗鹽酸59.5g，即如沒有氫氧化鎂，2.50g水垢最多消耗鹽酸為59.5g，w＞59.5g時，定有氫氧化鎂．
故答案為：查閱資料：CaCO₃；Mg（OH）₂；實驗一：一定不含量Ca（OH）₂；一定含CaCO₃；（1）實驗二：檢查裝置氣密性；分液漏斗；干燥二氧化碳氣體；使反應產生二氧化碳被D、E完全吸收；除去空氣中二氧化碳；不要；因為二氧化碳進入D裝置前有氣體干燥裝置C；（2）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；（3）1.25g；A；實驗3：w＞59.5g．
點評：復分解反應是初中化學的重點之一，是中考必考內容，試題形式多樣，但萬變不離其宗，多是變相考查復分解反應發生的條件．