Question

【題目】溶室噴頭長時間使用會有白色固體附著，俗稱水垢，這是因為硬水中含有較多的可溶性的碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]，還含有可溶性的碳酸氫鎂[Mg(HCO3)2]。査閱資料，加熱時會產生難溶性的固體。其中碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]受熱易分解生成難溶性的化合物、氣體等物質。某小組想探究碳酸氫鈣受熱分解后產物的成分.

（提出猜想）猜想1.難溶性化合物可能是CaCO3；猜想2.氣體可能是H2、CO、CO2。

（方案設計）請你設計實驗，幫助該組同字確定難溶物的成分。

實驗步驟	實驗現象	結論
________________	________________	難溶物是CaCO3

（實驗探究）該組同學設計如圖1實驗，繼續探究氣體的成分。

操作1.加熱A裝置，一段時間后，B裝置中的澄清石灰水變渾濁。

操作2.在a處用燃著的木條檢驗，無明顯現象

（實驗結論）結論1.碳酸氫鈣分解產生的氣體是________結論2.碳酸氫鈣受熱分解的化學方程式為________________。

（反思評價）有同學提出:硬水中可溶性的碳酸氫鎂[Mg(HCO3)2]受熱也會產生不溶性的固體，那水垢的成分中還有什么物質?根據上述探究，該組同學設計如圖2裝置進一步實驗。(已知堿石灰主要成分為CaO)和NaOH)。

（實驗測定）步驟如下：

①按圖組裝儀器，先_______再將50g水垢樣品放入錐形瓶中；

②打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣；

③逐滴加入足量稀鹽酸，待錐形瓶中出現______________現象時，停止滴加稀鹽酸；

④打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣；

⑤稱量D瓶內物質增加的質量，直至D瓶內物質質量不變；

⑥測量滴加稀鹽酸體積與D瓶內物質增加質量的關系如圖3曲線所示。

（討論交流）

①A裝置中的NaOH溶液的作用是______________若沒有A裝置，D裝置中的質量將______________(填“偏大”“不変”或“偏小”)。

②C裝置中濃硫酸的作用是______________E裝置的作用是______________。

③分析曲線圖，通過計算可知:水垢中一定含有______________(填化學式)，理由是____________________。

Answer 1

【答案】取少量難溶物于試管中，加入鹽酸后，將產生的氣體通入澄清石灰水 有氣泡生成且石灰水變渾濁 二氧化碳 檢查裝置氣密性 不再產生氣泡 吸收空氣中的二氧化碳，以除去空氣二氧化碳防止對后面測定的影響 偏大 吸收混在二氧化碳氣體中的水的作用 避免空氣中的二氧化碳進入E裝置 如果50g水垢全部為CaCO3，產生CO2的質量應為22g，而實驗測得生成的CO2質量為24g，大于了22g

【解析】

稀鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，碳酸氫鈣加熱生成碳酸鈣、水和二氧化碳。

[方案設計]稀鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁。

實驗步驟	實驗現象	結論
取少量難溶物于試管中，加入鹽酸后，將產生的氣體通入澄清石灰水	有氣泡生成且石灰水變渾濁	難溶物是CaCO3

[實驗結論]結論1. 碳酸氫鈣加熱生成碳酸鈣、水和二氧化碳，故碳酸氫鈣分解產生的氣體是二氧化碳。

結論2.碳酸氫鈣受熱分解的化學方程式為。

[實驗測定]步驟如下：

①實驗前，先要檢查裝置是否漏氣，再按圖組裝儀器，先檢查裝置氣密性再將50g水垢樣品放入錐形瓶中；

③稀鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，逐滴加入足量稀鹽酸，待錐形瓶中出現不再產生氣泡現象時，停止滴加稀鹽酸。

[討論交流]

①二氧化碳和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉和水，故A裝置中的NaOH溶液的作用是吸收空氣中的二氧化碳，以除去空氣二氧化碳防止對后面測定的影響，若沒有A裝置，D裝置中的質量將偏大。

②濃硫酸具有吸水性，故C裝置中濃硫酸的作用是吸收混在二氧化碳氣體中的水的作用，E裝置的作用是以免空氣中的二氧化碳被E裝置吸收。

③設50g碳酸鈣完全反應生成二氧化碳氣體質量為x

水垢完全反應放出二氧化碳的質量為24g>22g；碳酸鈣、碳酸鎂與鹽酸反應放出二氧化碳的關系：等質量的碳酸鎂與酸反應放出氣體質量大于碳酸鈣，水垢中應含有碳酸鎂，化學式為，理由是如果50g水垢全部為CaCO3，產生CO2的質量應為22g，而實驗測得生成的CO2質量為24g，大于了22g。