Question

25、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(guān)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(guān)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Mg（OH）₂和

CaCO₃

，可能含有Ca（OH）₂和

MgCO₃

．
設(shè)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

Na₂CO₃溶液

，沒有白色沉淀，說明水垢中無Ca（OH）₂．
（2）乙同學設(shè)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，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

裝置的氣密性

，所加的酸溶液是

稀鹽酸

．
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

除去空氣中的CO₂

．
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

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：通過上述探究可知：水垢的主要成分有

Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃

．

Answer 1

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(shè)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；
實驗室用稀鹽酸溶解碳酸鈣．
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
故選CaCO₃，MgCO₃
設(shè)計方案：（1）檢驗Ca²⁺用可溶性碳酸鹽，
故答案為：Na₂CO₃溶液
（2）a．在做有關(guān)氣體的實驗之前，一定要檢查裝置的氣密性；
溶解碳酸鹽用稀鹽酸，
故答案為：裝置的氣密性    稀鹽酸
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、CaCO_3、MgCO₃

點評：在判斷混合物的成分是若題意中給出了一部分數(shù)據(jù)，此時利用假設(shè)法能快速判斷出混合物的組成．