Question

16．某�；瘜W(xué)小組對(duì)熱水壺底部水垢的主要成分進(jìn)行了如下探究，請(qǐng)完成以下活動(dòng)并回答相關(guān)問(wèn)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(zhì)--水垢（主要成分為碳酸鹽和堿）．有關(guān)物質(zhì)的溶解性見(jiàn)下表（20℃）：

陰離子 陽(yáng)離子	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

根據(jù)上述物質(zhì)的溶解性，小組同學(xué)確定水垢的主要成分中一定含有的兩種物質(zhì)是，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃．
【提出問(wèn)題】水垢的主要成分中是否含有Ca（OH）₂和MgCO₃呢？
【實(shí)驗(yàn)方案1】確定水垢中是否含Ca（OH）₂

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
在少量研碎的水垢中，加入適量的蒸餾水充分?jǐn)嚢瑁�過(guò)濾，在濾液里加入Na2CO3溶液．	無(wú)白色沉淀	水垢中無(wú)Ca（OH）2

【實(shí)驗(yàn)方案2】確定水垢中是否含MgCO₃
利用下列實(shí)驗(yàn)裝置，完成實(shí)驗(yàn)2探究．其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

按如圖組裝后，將9.8g水垢試樣放入錐形瓶中，打開(kāi)止水夾K，從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣，一段時(shí)間后精確稱量D、E裝置總質(zhì)量為600.0g關(guān)閉止水夾K，加入足量稀鹽酸溶液，待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開(kāi)止水夾K，從導(dǎo)管a處再次緩緩鼓入空氣，一段時(shí)間后稱量裝置D、E的總質(zhì)量為604.4g（注意：堿石灰主要成分為CaO和NaOH的混合物）．
【實(shí)驗(yàn)討論】
（1）加入藥品前應(yīng)；待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開(kāi)止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是．
（2）C裝置的作用是：干燥生成的氣體．
（3）裝置 B中生成CO₂的質(zhì)量為4.4g．通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該水垢中（填序號(hào)）含MgCO₃．
A．一定B．一定不C．可能D．無(wú)法確定
【實(shí)驗(yàn)方案3】定量探究水垢中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
另取質(zhì)量為9.8g的水垢試樣，加入7.3%稀鹽酸與之恰好完全反應(yīng)，測(cè)得消耗稀鹽酸110g．結(jié)合以上數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，計(jì)算水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留1位小數(shù)）．
【反思】缺少F裝置會(huì)使所測(cè)水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。ㄌ顚憽捌�大”或“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)方案1】根據(jù)碳酸鈉與氫氧化鈣的反應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象；
【實(shí)驗(yàn)方案2】
【實(shí)驗(yàn)討論】（1）根據(jù)裝置內(nèi)有殘留的二氧化碳分析緩緩鼓入空氣的目的；
（1）根據(jù)濃硫酸具有吸水性分析C裝置的作用；
（2）根據(jù)裝置D、E的增重判斷生成的二氧化碳的質(zhì)量；根據(jù)據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂與稀鹽酸反應(yīng)的方程式，分析判斷是否碳酸鎂；
【實(shí)驗(yàn)方案2】根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的方程式，由二氧化碳的質(zhì)量求出與碳酸鈣反應(yīng)鹽酸的質(zhì)量，即可求出與氫氧化鎂反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量．再根據(jù)氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)的方程式有鹽酸的質(zhì)量求出氫氧化鎂的質(zhì)量，最后求出氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【反思】根據(jù)堿石灰能吸收空氣的二氧化碳和水分析對(duì)計(jì)算氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)方案1】由于碳酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)生成了碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉，所以，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是無(wú)白色沉淀生成；
【實(shí)驗(yàn)方案2】（1）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，反應(yīng)結(jié)束后打開(kāi)止水夾K，緩緩鼓入空氣是為了將裝置中的二氧化碳全部吸收；
（2）由于濃硫酸具有吸水性，所以，C裝置的作用是：干燥生成的氣體；
（3）裝置D、E中氫氧化鈉溶液、堿石灰可與二氧化碳充分反應(yīng)，增重的質(zhì)量即為二氧化碳的質(zhì)量，是：604.4g-600.0g=4.4g；
設(shè)水垢均為9.8g碳酸鈣，生成二氧化碳質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
9.8g                  x 
  $\frac{100}{44}=\frac{9.8g}{x}$  x=4.312g，小于4.4g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸鎂存在，所以A正確；
【實(shí)驗(yàn)方案3】設(shè)用于產(chǎn)生二氧化碳的鹽酸質(zhì)量為y，氫氧化鎂質(zhì)量為z
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
       73            44
      y×7.3%        4.4g
$\frac{73}{44}=\frac{y×7.3%}{4.4g}$   解得：y=100g
與氫氧化鎂反應(yīng)的鹽酸的質(zhì)量為：110g-100g=10g
Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2H₂O
 58       73
 z     10g×7.3%
$\frac{58}{73}=\frac{z}{10g×7.3%}$解得：z=0.58g 
氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{0.58g}{9.8g}×100%$≈5.9%  
【反思】由于堿石灰能吸收空氣的二氧化碳和水，缺少F裝置，會(huì)使測(cè)定的二氧化碳的質(zhì)量偏大，碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大，氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)偏�。�
故答為：【實(shí)驗(yàn)方案1】無(wú)白色沉淀；
【實(shí)驗(yàn)方案2】（1）將生成的二氧化碳全部被氫氧化鈉溶液吸收；
（2）干燥生成的氣體；
（3）4.4，A；
【實(shí)驗(yàn)方案3】水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是5.9%
【反思】偏�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了常見(jiàn)物質(zhì)成分的推斷，完成此題，可以依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)結(jié)合題干提供的信息進(jìn)行，難度較大，涉及的計(jì)算較多，要結(jié)合相關(guān)知識(shí)細(xì)心分析解答，能很好考查學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力．