Question

某校化學小組對熱水壺底部水垢的主要成分進行了如下探究，請完成以下活動，并回答相關問題．
[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--水垢（主要成分為碳酸鹽和堿）．有關物質的溶解性見下表：

部分鈣、鎂化合物溶解性表（20℃）
	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

[提出猜想]水垢的主要成分中一定含有

 

（填化學式，下同）和

 

，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃．
[設計方案]實驗1：確定水垢中是否含Ca（OH）₂

實驗步驟	實驗現象	有關化學反應方程式
在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分攪拌，過濾，在濾液中加入Na2CO3溶液．	有白色沉淀產生

實驗2：確定水垢中是否含MgCO₃
將2.50g水垢樣品放入錐形瓶中，加入足量的稀鹽酸，吸收生成的二氧化碳氣體1.25g，
請回答：
（1）寫出碳酸鈣與鹽酸反應的化學方程式

 

；
（2）列式計算，如果水垢中沒有碳酸鎂，則碳酸鈣的質量為多少？

 

（3）水垢中

 

含MgCO₃（填字母）．
A．一定  B．一定不  C．可能  D．無法確定，
理由是：

 

．

Answer 1

分析：首先運用題中溶解性表分析得出提出猜想中的兩個空，然后運用碳酸鹽的化學性質解答實驗1和實驗2，最后用碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳這一化學反應解答（1）（2）題，運用極值法確定第（3）小題的答案．

解答：解：由題中溶解性表知碳酸鈣和氫氧化鎂不溶于水，其余的氫氧化鈣、碳酸鎂微溶，碳酸氫鈣和碳酸氫鎂都溶于水，故水垢的主要成分包括：CaCO₃Mg（OH）₂
實驗1：確定水垢中是否含有氫氧化鈣，選用碳酸鈉．故選Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH
加入足量的稀鹽酸，碳酸鈣和鹽酸反應，故答案：（1）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
（2）設碳酸鈣的質量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                   1.25g

100

x

=

44

1.25g

，x=2.84g
答：水垢中如不含碳酸鎂，則碳酸鈣的質量為2.84g．
（3）水垢中一定含MgCO₃，故選A
因為理論計算CaCO₃的質量為2.84g，大于2.5g，所以，水垢中一定含有MgCO₃．或若2.5g水垢全部為CaCO₃，產生CO₂的質量應為1.1g，而實驗測得生成的CO₂質量為1.25g＞1.1g，所以，水垢中一定含有MgCO₃．（其它答案合理即可）

點評：即考查了實驗也考查了根據化學方程式的計算，培養了學生實驗分析能力和根據化學方程式計算能力及運用極值法解題的思想．