Question

某自來水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、HCO₃^-、SO₄^2-，Cl^-長期燒煮上述自來水會在鍋爐內(nèi)形成水垢．鍋爐水垢不僅耗費燃料，而且有燒壞鍋爐的危險，因此要定期清除鍋爐水垢．已知部分物質(zhì)20℃時的溶解度數(shù)據(jù)為

物質(zhì)	Mg（OH）2	CaCO3	MgCO3	Ca（OH）2	CaSO4	MgSO4
溶解度 g/100gH2O	9.0×10-4	1.5×10-3	1.0×10-2	1.7×10-1	2.1×10-1	26.7

（1）Mg（OH）₂是鍋爐中的水垢成分之一，產(chǎn)生過程分成兩步，首先反應(yīng)生成碳酸鎂，然后長時間加熱時會發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化，寫出這兩步反應(yīng)的離子方程式：

 

，

 

．
（2）鍋爐中的水垢所含有的CaSO₄不能直接用酸除去，需要加入試劑X，使其轉(zhuǎn)化為易溶于鹽酸的物質(zhì)Y而除去．試劑X是

 

（填序號）．
A、食醋　　　　B、氯化鋇　　   C、碳酸鈉　　 D碳酸氫鈉
CaSO₄能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)Y 的原因是（用文字敘述）

 

．
（3）除含CaSO₄、Mg（OH）₂外，鍋爐水垢中還可能含有的物質(zhì)是（寫化學(xué)式）

 

．
（4）水中的Ca²⁺、Mg²⁺可以用一定濃度的M溶液進行測定，M與Ca²⁺、Mg²⁺都以等物質(zhì)的量進行反應(yīng)．現(xiàn)取含Ca²⁺濃度為0.40g?L^-1的自來水樣10mL，至錐形瓶中進行滴定，達到終點時，用去了濃度為0.01mol?L^-1的M溶液20.00mL，則該自來水樣中Mg²⁺的物質(zhì)的量濃度是

 

．

Answer 1

考點：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）在水中加熱時Mg（HCO₃）和MgCO₃會轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂；
（2）CaSO₄與酸不反應(yīng)，必須先轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，再加酸除去；
（3）根據(jù)自來水中的離子成分進行分析鍋爐水垢中還可能含有的物質(zhì)；
（4）根據(jù)Ca²⁺濃度求出其質(zhì)量和物質(zhì)的量，再根據(jù)M與Ca²⁺、Mg²⁺都以等物質(zhì)的量進行反應(yīng)，求算Mg²⁺的物質(zhì)的量及濃度．

解答： 解：（1）Mg（OH）₂溶解度小于MgCO₃，在加熱時，MgCO₃易轉(zhuǎn)化生成Mg（OH）₂，通過質(zhì)量守恒定律可推測出反應(yīng)方程式：Mg（HCO₃）₂

△   .

Mg（OH）₂↓+2CO₂↑，MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂↓+CO₂↑，
故答案為：Mg（HCO₃）₂

△   .

Mg（OH）₂↓+2CO₂↑；MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂↓+CO₂↑；
（2）CaSO₄與酸不反應(yīng)，必須先轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，再加酸除去，所以要先加入碳酸鈉；CaSO₄能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)碳酸鈣的原因是碳酸鈣的溶解度小于硫酸鈣的溶解度，
故答案為：C；碳酸鈣的溶解度小于硫酸鈣的溶解度；
（3）由于自來水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、HCO₃^-、SO₄^2-、Cl^-，所以加熱過程中會生成CaSO₄、Mg（OH）₂、Mg（OH）₂和CaCO₃，故答案為：CaCO₃；
（4）10mL自來水樣中Ca²⁺的質(zhì)量為0.40g/L×10×10^-3L=4×10^-3g，則n（Ca²⁺）=

m

M

=

4×10-3g

40g/mol

=1×10^-4mol，
已知M與Ca²⁺、Mg²⁺都以等物質(zhì)的量進行反應(yīng)，所以n（Ca²⁺）=n（M）-n（Ca²⁺）=0.01mol/L×20×10^-3L-1×10^-4mol=1×10^-4mol，
所以c（Mg²⁺）=

n

V

=

1×10-4mol

10×10-3L

=0.01mol/L；
故答案為：0.01mol/L．

點評：本題考查硬水中離子的轉(zhuǎn)化，離子濃度的求算、新信息處理能力及書寫化學(xué)方程式的能力，解題的關(guān)鍵是掌握同學(xué)們對新信息的處理能力．