Question

請你參與某學習小組進行研究性學習的過程，并協(xié)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(zhì)--水垢（主要成分為碳酸鹽、堿等的混合物）．同時，他們還查閱到下列有關物質(zhì)的溶解性：

物  質(zhì)	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

 

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．其主要實驗步驟如圖1：
①按圖組裝儀器，將50g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量鹽酸溶液；
②測量一定時間內(nèi)干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量（如圖2）；
③待錐形瓶中不再產(chǎn)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(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
⑤重復③和④的操作，直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變．

討論：
a．步驟①加入樣品前還應檢查

 

．
b．裝置Ⅱ的作用是

 

；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(jié)論】通過上述探究可知：水垢的主要成分有

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,證明碳酸鹽,堿的化學性質(zhì),酸堿鹽的溶解性,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：【提出猜想】：根據(jù)水垢的成分及題中所給物質(zhì)的溶解性表可以提出猜想．
【設計方案】：（1）從檢驗鈣離子的方法上入手分析．
（2）a根據(jù)實驗操作步驟分析即可；b堿石灰是堿性干燥劑，可以吸收酸性氣體，氫氧化鈉可以吸收二氧化碳氣體；c從二氧化碳的量上去分析．
【實驗結(jié)論】：根據(jù)猜想和計算即可確定水垢的成分．

解答：解：【提出猜想】因為水垢的主要成分為碳酸鹽、堿等的混合物，再結(jié)合物質(zhì)的溶解下表可知，水垢中一定含Mg（OH）₂和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃
故答案為：Mg（OH）₂；CaCO₃；MgCO₃
【設計方案】：（1）為檢驗氫氧化鈣，取上層清液加入碳酸鈉溶液，無白色沉淀出現(xiàn)，說明所取上層清液中不含氫氧化鈣；
故答案為：Na₂CO₃溶液；
（2）a．在做有關氣體的實驗之前，一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣；
故答案為：裝置的氣密性；
b．因為該實驗通過測定生成二氧化碳的質(zhì)量來確定水垢的成分，所以進入錐形瓶的氣體必須除去二氧化碳氣體，以免引起干擾，氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳氣體，所以裝置Ⅰ的作用是除去空氣中的CO₂，又因為從錐形瓶中出來的二氧化碳不干燥，所以二氧化碳氣體在進入干燥管之前必須經(jīng)過干燥，濃硫酸可以用來干燥二氧化碳氣體．
故答案為：吸收CO₂中的水；除去空氣中的CO₂；
c．即使50g水垢全部為CaCO₃，產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應為22g，而從圖2可以知道實驗測得生成的CO₂質(zhì)量比22g多，所以水垢中一定還有MgCO₃．
故答案為：即使50g水垢全部為CaCO₃，產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應為22g，而實驗測得生成的CO₂質(zhì)量＞22g；
【實驗結(jié)論】：實驗猜想中已經(jīng)確定有Mg（OH）₂、CaCO₃，根據(jù)（2）的計算可知還應該有MgCO₃，
故答案為：Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃．

點評：根據(jù)裝置的特點及裝置中所盛放藥品的性質(zhì)，對裝置的作用進行理解，是解決給出實驗裝置類探究問題的一個重要手段．