Question

我區(qū)某中學(xué)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了探究水垢的成因和主要成分，從教材和互聯(lián)網(wǎng)上查得如下資料：
Ⅰ．鍋爐用水硬度高了十分危險(xiǎn)，因?yàn)殄仩t內(nèi)結(jié)垢后不僅浪費(fèi)燃料，而且會(huì)使鍋爐內(nèi)管道局部過熱，易引起管道變形或損壞，嚴(yán)重時(shí)還可能引起爆炸．
Ⅱ．用適量的鹽酸可以將熱水瓶膽壁上的水垢[主要成分是Mg（OH）₂和CaCO₃]除去．
Ⅲ．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(zhì)--水垢．
（1）小李同學(xué)對該井水進(jìn)行如下探究，其做法及結(jié)論合理的是

 

．（填序號）
A、用燒杯取少量該井水，加入適量肥皂水，攪拌，發(fā)現(xiàn)有較多浮渣產(chǎn)生，說明該井水為硬水．
B、用燒杯取少量井水，加入一定量活性炭，攪拌、過濾，可吸附井水中的鈣、鎂離子，并使井水軟化．
C、取較多井水，加熱煮沸，煮沸后的井水硬度降低．
（2）某同學(xué)為了粗略測定某鍋爐水垢中CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取6.0g 樣品，逐滴加入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣泡為止，共生成2.2g CO₂氣體．試計(jì)算樣品中CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（3）若要計(jì)算上述反應(yīng)所消耗的鹽酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，題中還缺少的一個(gè)數(shù)據(jù)是

 

．
（4）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)一步探究水垢的成分．其主要操作步驟如下：
①按圖組裝儀器，將50g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量某酸溶液；
②測量一定時(shí)間內(nèi)干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量（見下列曲線）；
③待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開活塞B，從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣；
④再次稱量干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
⑤重復(fù)③和④的操作，直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變．

研究性小組的同學(xué)通過簡單計(jì)算，認(rèn)為水垢中一定含有少量MgCO₃，理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）分析做法的目的，根據(jù)所進(jìn)行的操作或所選用的藥品，判斷是否可達(dá)到最初設(shè)想；
（2）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由生成二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算樣品中碳酸鈣的質(zhì)量，求得樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）根據(jù)計(jì)算溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法，推斷還缺少的計(jì)算數(shù)據(jù)；
（4）根據(jù)題意，干燥管因吸收二氧化碳質(zhì)量增加，根據(jù)所測得增加量可得到反應(yīng)放出二氧化碳的質(zhì)量，通過計(jì)算比較水垢中碳酸鈣放出二氧化碳質(zhì)量與所測得二氧化碳質(zhì)量的關(guān)系，對判斷進(jìn)行解釋．

解答：解：（1）通常使用肥皂水區(qū)別硬水與軟水，由于井水有較多浮渣產(chǎn)生，可判斷該井水為硬水；活性炭只能除去水中有色、有味雜質(zhì)而不能減少鈣、鎂離子含量，即不能使用活性炭來降低水的硬度；通過加熱可使水中鈣、鎂離子形成沉淀而減小水的硬度；故AC的做法及結(jié)論合理；
故答案為：AC；
（2）設(shè)6.0g鍋爐水垢樣品中CaCO₃的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                    2.2g

100

x

=

44

2.2g

  x=5.0g
鍋爐水垢樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

5.0g

6.0g

×100%=83.3%
答：鍋爐水垢樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.3%．
（3）根據(jù)反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量可計(jì)算中所使用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量，但因缺少稀鹽酸溶液的質(zhì)量而不能計(jì)算出稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，反應(yīng)放出二氧化碳的質(zhì)量為24g；假設(shè)50g水垢全部為碳酸鈣，設(shè)與鹽酸反應(yīng)所產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
50g                   y

100

50g

=

44

y

 y=22g＜24g
即使水垢全部為碳酸鈣，與鹽酸完全反應(yīng)后所產(chǎn)生二氧化碳質(zhì)量還小于實(shí)驗(yàn)中所測定的二氧化碳?xì)怏w，因此，水垢中應(yīng)含有能產(chǎn)生出更多二氧化碳的碳酸鎂；
故答案為：
（3）稀鹽酸的質(zhì)量（其他合理答案也可）；
（4）即使50g水垢全部為CaCO₃，產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應(yīng)為22g，而實(shí)驗(yàn)測得生成的CO₂質(zhì)量＞22g．

點(diǎn)評：本題是借助于數(shù)學(xué)模型，利用圖表的方式來分析和解決化學(xué)計(jì)算中的有關(guān)問題，要求學(xué)生有較強(qiáng)的識圖能力和數(shù)據(jù)分析能力．