Question

（2008?清遠）位于清遠市連州境內的“連州地下河”是聞名遐邇的旅游景點．
（1）有一位游客在洞內將裝滿水的礦泉水瓶中的水倒掉，然后蓋緊瓶蓋，很高興地說：“我可以用這瓶氣體很準確地測定洞內空氣成分及含量．”你已經知道，用排水法收集到的氣體常常含有較多的水蒸汽．要收集到洞內真實的空氣，你對游客有什么好的建議：

改用注射器對空氣進行取樣，避免采集樣品時對空氣成分的影響

．
（2）洞內不但可以欣賞如詩如畫美景，還可以河上泛舟．請你設計一簡單的實驗方法探究洞內河水是否為硬水：

取河水加入肥皂水，觀察泡沫，泡沫少則河水為硬水

．
（3）某研究性學習小組對洞內河水進行了進一步的探究．以下是對由煮沸洞內河水產生的水垢所作的探究的一部分，請完成相關問題．
[探究課題]探究水垢的主要成分
[查閱資料]天然水中一般含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等離子，加熱時這些離子趨于生成溶解度更小的物質從而形成水垢（主要成分為碳酸鹽、堿等的混合物）．下面是有可能成為水垢成分的一些物質的溶解性情況：

物質	Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Mg（OH）2	Ca（OH）2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	不溶	微溶	不溶	微溶

[提出猜想]根據上述物質的溶解性表和相關知識，提出如下猜想：水垢的主要成分中一定含有Mg（OH）₂和

CaCO₃

（填寫化學式，下同），可能含有Ca（OH）₂和

MgCO₃

．
下面是根據設計方案進行的實驗并得出的相關結論：
在試管A中放入適量研碎的水垢，加入適量的蒸餾水，充分震蕩．
①取試管A中一定量的上層清液放入另一支試管B中，加入

Na₂CO₃

溶液，沒有白色沉淀，證明水垢中無Ca（OH）₂．
②將試管A中的剩余上層清液倒出，然后試管A中加入

HCl

溶液，有氣泡產生，將產生的氣體通入澄清的石灰水中，石灰水變渾濁，說明水垢中一定含有碳酸鹽．

Answer 1

分析：（1）排水法可以收集氣體，使用注射器等也可以收集氣體且該方法對所收集氣體組成不產生影響；
（2）硬水中含量較大的鈣、鎂離子會失肥皂水的泡沫大量較少，利用這一特點可區分硬水與軟水；
（3）[提出猜想]根據各物質的溶解性，不溶性物質一定會形成沉淀，微溶性物質在沉淀物中可能含有；
①碳酸鈉等可溶性碳酸鹽的溶液能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣；
②碳酸鹽能與鹽酸反應放出二氧化碳，利用這個特點可檢驗碳酸鹽．

解答：解：（1）排水法收集洞中空氣時水對所采集空氣有所影響，而改用注射器抽取洞內空氣對所采集所氣體沒有絲毫影響，因此建議使用注射器進行洞內空氣的采集；
（2）取河水樣品加入肥皂水，如果觀察到泡沫大量減少，則可判斷河水為硬水；
（3）[提出猜想]由于氫氧化鎂、碳酸鈣都不能溶于水，因此水垢中一定含有此兩種沉淀物；由于氫氧化鈣、碳酸鎂微溶于水，不能完全溶解的兩種物質也就形成沉淀物，所以水垢中可能含有這兩種微溶物質；
①向所取清液中滴加碳酸鈉溶液，碳酸鈉能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，而沒有白色沉淀，證明清液中不含有氫氧化鈣，則水垢中不含氧化鈣；
②向所余固體中滴加稀鹽酸，若有氣體放出則將氣體通入澄清石灰水，觀察到澄清石灰水變渾濁可說明固體中含有碳酸鹽．
故答案為：
（1）改用注射器對空氣進行取樣，避免采集樣品時對空氣成分的影響；
（2）取河水加入肥皂水，觀察泡沫，泡沫少則河水為硬水；
（3）[提出猜想]CaCO₃；MgCO₃；①Na₂CO₃；②HCl．

點評：碳酸鹽的檢驗方法：取樣滴加稀鹽酸，氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，樣品為碳酸鹽．