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(2012•崇安区二模)某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成份进行了如下探究,请完成以下活动,并回答相关问题.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:化学作业 时间:2024/05/15 09:44:39
(2012•崇安区二模)某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成份进行了如下探究,请完成以下活动,并回答相关问题.
[查阅资料]天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子,在加热条件下,这些离子趋于生成溶解度更小的物质----水垢(主要成份为碳酸盐和碱).有关物质的溶解性见下表:
部分钙、镁化合物溶解性表(20℃)
       阴离子
阳离子
OH- CO32- HCO3-
Ca2+ 微溶 不溶 可溶
Mg2+ 不溶 微溶 可溶
[提出猜想]
猜想一:水垢的成分是______
猜想二:水垢的成分是CaCO3、Mg(OH)2、Ca(0H)2
猜想三:水垢的成分是CaCO3、Mg(OH)2、MgCO3
猜想四:水垢的成分是CaCO3、Mg(OH)2、Ca(0H)2   MgCO3
[方案设计]
(1)确定水垢中是否含有氢氧化钙(2)确定水垢中是否含有碳酸镁
[实验步骤]
(1)
实验步骤 实验现象 实验结论
在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌,过滤,再滤液中加入______溶液 有______产生 水垢中有
氢氧化钙
(2)利用如图实验装置完成(2)的探究,其主要实验步骤如下:

Ⅰ.称量D、E装置总质量为400.00g
Ⅱ.按上图组装后,将3g水垢样品放入锥形瓶中,加入足量稀盐酸至锥形瓶中不再产生气泡,关闭分液漏斗活塞
Ⅲ.打开止水夹K,从导管a处缓缓鼓入空气,一段时间后称量装置D、E的总质量为401.54g(碱石灰主要成份为CaO和NaOH,不考虑装置内空气对实验的影响).
根据实验回答下列问题:
①加入样品前还应______,装置C的作用是______,反应结束后打开止水夹K,缓缓鼓入空气的目的是______
②装置D中的化学方程式为______
③装置B中生成CO2的质量为______g,水垢中______含MgCO3
A.一定        B.一定不       C.可能       D.无法确定
[反思延伸]
如何证明水垢中确实有氢氧化镁,小华提出了自己的想法:
另取质量为3g的水垢,加入3.65%的稀盐酸与之反应,测得消耗稀盐酸Wg,结合以上实验结论,判断W的值满足______条件时,水垢中一定含有Mg(OH)2
[提出猜想]根据溶解性表,碳酸镁和氢氧化镁不溶,天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子,碳酸盐的水溶液呈碱性,即含氢氧根离子,碳酸氢某受热易分解成碳酸某,所以水垢中定有CaCO3、Mg(OH)2
[设计方案]根据碳酸钙难溶于水,加水溶解有不溶物,说明有碳酸钙;过滤时除去了碳酸钙,氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,由于有沉淀生成,所以氢氧化钙.
[实验讨论]①使用或制取气体的实验要求先检查装置的气密性,所以加入样品前还应检查装置气密性;浓硫酸朋吸水性,装置C的作用干燥二氧化碳气体;反应前通入空气是为了排除装置中原空气中的二氧化碳,反应后通入空气是为了把反应生成的二氧化碳排到D中去吸收;
②碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳,装置B中生成气体的化学方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;根据氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,装置D中的化学方程式2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.
③装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.54g;但3.0g碳酸钙根据方程式计算可生成的二氧化碳1.32g,所以含碳酸镁;
[反思延伸]:碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁与盐酸反应的方程式,分别计算它们3g消耗盐酸的质量,其中氢氧化镁消耗最多,其次为碳酸镁,假设3g全为碳酸镁,消耗盐酸70g,即如没有氢氧化镁,3g水垢最多消耗盐酸为70g,当w>70g时,一定有氢氧化镁.
故答案为:【提出猜想】CaCO3、Mg(OH)2
【方案设计】【实验步骤】:
(1)Na2CO3;白色沉淀; 
(2)①检查装置气密性;吸水;使二氧化碳完全进入D、E 装置/被吸收; 
②CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O;     
③1.54g; A    
【反思延伸】:w>70g.
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