Question

請你參與某學習小組進行研究性學習的過程，并協助完成相關任務．
研究課題：探究熱水壺底部水垢的主要成分
查閱資料：該小組同學通過查閱資料知道，天然水中一般都含有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、堿的混合物）．同時，他們還查閱到下列有關物質的溶解性：

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

提出猜想：水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和

 

，可能含有Ca（OH）₂和

 

．
設計方案；（1）甲同學在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分攪拌，取上層清液加入

 

，沒有白色沉淀，說明水垢中無Ca（OH）₂．
（2）乙同學設計了下列實驗裝置，進一步確定水垢中含有碳酸鹽的成分．其主要實驗步驟如下：

①按圖1組裝儀器，將50 g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量某酸溶液；
②測量一定時間內干燥管內物質增加的質量（見下列曲線圖2）；
③待錐形瓶中不再產生氣泡時，打開活塞B，從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣；
④再次稱量干燥管內物質增加的質量；
⑤重復③和④的操作，直至干燥管內物質質量不變．
討論：
a．步驟①加入樣品前還應進行的操作是

 

．
b．裝置Ⅱ的作用是吸收CO₂中的水；從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣時，裝置Ⅰ的作用是

 

．
c．研究性小組的同學通過簡單計算，認為水垢中一定含有MgCO₃，理由是：

 

．
實驗結論：通過上述探究可知：水垢的主要成分有

 

．

Answer 1

分析：本題能使同學們體會到實驗探究的一般過程，根據溶解性表格可知：水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和碳酸鈣，可能含有Ca（OH）₂和和碳酸鎂；甲同學在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分攪拌，取上層清液加入碳酸鈉溶液，沒有白色沉淀，說明水垢中無Ca（OH）₂，因為沒有碳酸鈣白色沉淀生成．乙同學設計中，步驟①加入樣品前還應進行的操作是：檢查裝置的氣密性，如果漏氣測量結果不準確．從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣時，裝置Ⅰ的作用是：除去空氣中的CO₂，因為二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應；研究性小組的同學通過簡單計算，認為水垢中一定含有MgCO₃，理由是：即使50g水垢全部為CaCO₃，產生CO₂的質量應為22g，而實驗測得生成的CO₂質量為24g，大于22g．通過上述探究可知：水垢的主要成分有：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃．

解答：解：【提出猜想】根據溶解性表格可知：水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和碳酸鈣，可能含有Ca（OH）₂和和碳酸鎂，故答案為：CaCO₃   MgCO₃
【設計方案】
（1）甲同學在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分攪拌，取上層清液加入碳酸鈉溶液，沒有白色沉淀，說明水垢中無Ca（OH）₂，因為沒有碳酸鈣白色沉淀生成，故答案為：Na₂CO₃溶液
（2）步驟①加入樣品前還應進行的操作是：檢查裝置的氣密性，如果漏氣測量結果不準確；研究性小組的同學通過簡單計算，認為水垢中一定含有MgCO₃，理由是：即使50g水垢全部為CaCO₃，產生CO₂的質量應為22g，而實驗測得生成的CO₂質量為24g，大于22g；故答案為：a．檢查裝置的氣密性；b．除去空氣中的CO₂；c．即使50g水垢全部為CaCO₃，產生CO₂的質量應為22g，而實驗測得生成的CO₂質量為24 g，大于22 g．
【實驗結論】通過上述探究可知：水垢的主要成分有：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃，一定沒有氫氧化鈣，故答案為：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃

點評：本考點既考查了實驗步驟的設計和堿的性質，又考查了碳酸鹽的檢驗，還對實驗進行了評價，綜合性比較強．實驗探究題是近幾年中考的熱點之一，它包括實驗方法和過程的探究，實驗結論和實驗規律的探究等．本題通過實驗資料和實驗分析，得到了正確的結論，屬于結論性探究．同學們要具體分析，綜合掌握．