(2013?北塘區(qū)二模)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)的溶解性見下表(20℃):
陰離子
陽離子
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
CaCO3
CaCO3
Mg(OH)2
Mg(OH)2
,可能含有Ca(OH)2和MgCO3
【提出問題】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)
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,過濾,在濾液里加入Na2CO3溶液. 沒有白色沉淀產(chǎn)生 水垢中
不含Ca(OH)2
不含Ca(OH)2
【實(shí)驗(yàn)方案2】確定水垢中是否含MgCO3
利用如圖所示的實(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:
精確稱量D、E裝置總質(zhì)量為600.0g,按上圖組裝后,將9.8g水垢試樣放入錐形瓶中,加入足量稀鹽酸溶液,待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí),打開止水夾K,從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣,一段時(shí)間后稱量裝置D、E的總質(zhì)量為604.4g(堿石灰主要成分為CaO和NaOH,不考慮稀鹽酸的揮發(fā)性以及裝置內(nèi)空氣、外界空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響).
【實(shí)驗(yàn)討論】
(1)加入藥品前應(yīng)
檢查裝置的氣密性
檢查裝置的氣密性
,反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K,緩緩鼓入空氣的目的是
將殘留在裝置中的二氧化碳全部排入D、E裝置中充分吸收
將殘留在裝置中的二氧化碳全部排入D、E裝置中充分吸收

(2)任寫一個(gè)裝置B中生成氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2

(3)裝置 B中生成CO2的質(zhì)量為
4.4
4.4
g.通過計(jì)算說明該水垢中
A
A
(填序號(hào))含MgCO3
A.一定          B.一定不           C.可能          D.無法確定
【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)(寫出完整的計(jì)算過程,計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)).
分析:查閱資料:根據(jù)物質(zhì)的水溶性進(jìn)行分析;
實(shí)驗(yàn)方案:根據(jù)氫氧化鈣能與可溶性碳酸鹽反應(yīng)生成沉淀進(jìn)行分析;
實(shí)驗(yàn)討論:要測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量,必須保證裝置氣密性良好;可以根據(jù)反應(yīng)前后裝置D、E的質(zhì)量差確定生成的二氧化碳的質(zhì)量,進(jìn)而確定水垢中是否含有碳酸鎂,計(jì)算出所用的鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù),從而計(jì)算求出是否含有氫氧化鎂.
解答:解:查閱資料:根據(jù)表格可以看出,碳酸鈣和氫氧化鎂是不溶于水的物質(zhì),故水垢中一定含有碳酸鈣和氫氧化鎂,故填:CaCO3,Mg(OH)2
實(shí)驗(yàn)方案:在濾液里加入Na2CO3溶液,沒有產(chǎn)生白色沉淀,說明不含有氫氧化鈣,故填:不含Ca(OH)2;
實(shí)驗(yàn)討論:(1)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)需要測(cè)定生成的二氧化碳的質(zhì)量,需要保證裝置不漏氣,所以需要檢查裝置的氣密性;反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K,緩緩鼓入空氣是為了將裝置中的二氧化碳全部吸收,故填:檢查裝置的氣密性,將殘留在裝置中的二氧化碳全部排入D、E裝置中充分吸收;
(2)碳酸鈣能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳,故填:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;
(3)反應(yīng)前后D、E裝置的質(zhì)量差為:604.4g-600g=4.4g,設(shè)生成4.4g二氧化碳需要碳酸鈣的質(zhì)量為x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
100                  44
x                    4.4g
100
x
=
44
4.4g
    x=10g,而水垢的質(zhì)量為9.8g,故一定含有能生成二氧化碳的碳酸鎂存在,
故填:4.4,A;
實(shí)驗(yàn)方案3:解:設(shè)用于產(chǎn)生二氧化碳的鹽酸質(zhì)量為x,氫氧化鎂質(zhì)量為y
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2
       73            44
      x×7.3%        4.4g
73
x×7.3%
=
44
4.4g
    x=100g
Mg(OH)2+2HCl═MgCl2+2H2O
 58       73
 y      10g×7.3%
 
58
y
=
73
10g×7.3%
    y=0.58g 
氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù):
0.58g
9.8g
×100%≈5.9%  
答:水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.9%.
點(diǎn)評(píng):本題考查了常見物質(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.
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物質(zhì)
反應(yīng)前質(zhì)量(g) 20 50 80 30
反應(yīng)后質(zhì)量(g) 0 100 20 x

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