Question

某校化學(xué)小組對熱水壺底部水垢的主要成分進(jìn)行了如下探究，請完成以下活動(dòng)，并回答相關(guān)問題．
【查閱資料】水垢的主要成分有Mg（OH）₂、CaCO₃ 和MgCO₃中的一種或多種
【設(shè)計(jì)方案】
實(shí)驗(yàn)1：確定水垢中是否含MgCO₃
利用下列實(shí)驗(yàn)裝置，完成實(shí)驗(yàn)探究．其主要實(shí)驗(yàn)步驟發(fā)下：

稱量D、E裝置總質(zhì)量為600.00g，按上圖組裝后，將2.50g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸溶液，待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開止水夾K，從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣，一段時(shí)間后稱量裝置D、E的總質(zhì)量為601.25g  （堿石灰主要成分為CaO和NaOH，不考慮裝置內(nèi)空氣對實(shí)驗(yàn)的影響）．
【實(shí)驗(yàn)討論】
（1）裝置B中生成氣體的化學(xué)方程式為

CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑

（只要求寫一種），緩緩鼓入空氣作用

將裝置內(nèi)的二氧化碳排出，讓D、E充分吸收

．
（2）裝置B中生成CO₂的質(zhì)量為

1.25

g．
（3）水垢中是否含MgCO₃？
小組的同學(xué)經(jīng)討論認(rèn)為測定一定質(zhì)量的CaCO₃與足量鹽酸反應(yīng)生成的二氧化碳質(zhì)量，就可以確定．請你通過計(jì)算說明水垢中是否含MgCO₃？
實(shí)驗(yàn)2：確定水垢中是否含有Mg（OH）₂？
（4）另取質(zhì)量為2.50g的水垢，加入3.65%的稀鹽酸與之反應(yīng)，測得消耗稀鹽酸w g．．結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，判斷w的值滿足

w＞56.8

條件時(shí)，水垢中一定含有Mg（OH）₂．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳書寫裝置B中生成氣體的化學(xué)方程式；反應(yīng)后通入空氣是為了把反應(yīng)生成的二氧化碳排到D中，從而被充分吸收；
（2）根據(jù)裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質(zhì)量為1.25g；
設(shè)水垢均為2.50g碳酸鈣，根據(jù)方程式計(jì)算可生成的二氧化碳1.1g，所以含碳酸鎂；
根據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)的方程式，分別計(jì)算它們2.50g消耗鹽酸的質(zhì)量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設(shè)2.50g全為碳酸鎂，消耗鹽酸56.8g，w＞56.8g時(shí)，定有氫氧化鎂．

解答：解：（1）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，化學(xué)方程式是CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣是為了將裝置中的二氧化碳全部吸收；
（2）裝置D、E中氫氧化鈉溶液、堿石灰可與二氧化碳充分反應(yīng)，增重的質(zhì)量即為二氧化碳的質(zhì)量，是：601.25g-600.00g=1.25g；
（3）設(shè)水垢均為2.50g碳酸鈣，生成二氧化碳質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
2.5g                 x   

100

2.5g

=

44

x

   x=1.1g，小于1.25g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸鎂存在；
（4）由實(shí)驗(yàn)2可知：2.5g水垢與鹽酸反應(yīng)生成1.25g二氧化碳；據(jù)碳酸鈣、碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)方程式可知生成1.25g二氧化碳恰好需要3.65%的稀鹽酸的質(zhì)量；
設(shè)需要稀鹽酸的質(zhì)量是x，由CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，MgCO₃+2HCl=MgCl₂+H₂O+CO₂↑可知：
2HCl～CO₂
73      44
3.65%x  1.25g

73

3.65%x

=

44

1.25g

       x=56.8g
由CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，MgCO₃+2HCl=MgCl₂+H₂O+CO₂↑，Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O可知：
CaCO₃～2HCl～MgCO₃～Mg（OH）₂；
100     73   84     58
可知：等質(zhì)量的碳酸鎂、碳酸鈣、氫氧化鎂，氫氧化鎂消耗鹽酸質(zhì)量最多，所以當(dāng)實(shí)際消耗鹽酸質(zhì)量大于56.8時(shí)，水垢中一定含有氫氧化鎂；
故答案為：（1）CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；將裝置內(nèi)的二氧化碳排出，讓D裝置吸收；
（2）1.25；
（3）設(shè)水垢均為2.50g碳酸鈣，生成二氧化碳質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
2.5g                 x   

100

2.5g

=

44

x

   x=1.1g，小于1.25g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸鎂存在；
（4）w＞56.8．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了常見物質(zhì)成分的推斷，完成此題，可以依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)結(jié)合題干提供的信息進(jìn)行，難度較大，涉及的計(jì)算較多，要結(jié)合相關(guān)知識(shí)細(xì)心分析解答，能很好考查學(xué)生分析、解決問題的能力．