Question

【題目】家中燒水壺長時間使用后,內壁會“長出”一層厚厚的水垢。化學興趣小組對水壺中水垢的成分進行了探究,請你參與其中并回答問題。

[提出問題]水垢的成分有哪些?

[查閱資料]硬水中溶有較多的可溶性碳酸氫鈣[ Ca( HCO3)2]、碳酸氫鎂[ Mg( HCO3)2],碳酸氫鈣和碳酸氫鎂在沸騰的水中會分解生成不溶于水的碳酸鈣和氫氧化鎂或微溶于水的碳酸鎂沉淀下來,這樣就形成了水垢。

[猜想與假設]

猜想①:碳酸鈣、碳酸鎂

猜想②:碳酸鈣、氫氧化鎂

猜想③:____________________________________________。

[設計實驗](溫馨提示:假設水垢中沒有其他成分,所有的反應物均反應完全)

實驗	實驗操作	實驗現象及數據	實驗結論
方案1	如圖1所示,取10 g水垢樣品，加入足量的稀鹽酸充分反應	____________________，測得反應后C裝置質量增加4.5 g	猜想②不正確
方案2	如圖2所示,取10g水垢樣品，加入足量的稀鹽酸充分反應	現象與方案1相同，測得反應后C裝置質量增加4.4 g	猜想____________________正確

[反思與評價]

(1)方案1比方案2數據大的原因是________________________________，因此方案1不嚴謹。

(2)向水垢樣品中滴加稀鹽酸時發生的中和反應的化學方程式為____________________________。

[拓展延伸]除垢靈的主要成分是稀鹽酸,不用稀硫酸的原因是____________________________。

Answer 1

【答案】碳酸鈣、氫氧化鎂、碳酸鎂 A裝置中有氣泡產生 ③ 空氣中的二氧化碳氣體會進入C裝置 稀硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶于水，會附著在水垢的表面，阻止反應繼續進行，達不到除盡水垢的目的

【解析】

[猜想與假設]

根據[查閱資料]可知，水垢中一定含有碳酸鈣,還含有氫氧化鎂或碳酸鎂中的一種或兩種，即猜想③中含有碳酸鈣、氫氧化鎂、碳酸鎂。

故填：碳酸鈣、氫氧化鎂、碳酸鎂；

[設計實驗]

根據猜想可知，樣品中肯定含有碳酸鈣，向樣品中加入足量的稀鹽酸充分反應，能觀察到A裝置中有氣泡產生。利用圖2裝置進行實驗時,測得反應后C裝置質量增加4.4 g,說明10 g水垢與足量稀鹽酸反應產生二氧化碳的質量為4.4 g,根據化學方程式可計算出,每10 g碳酸鈣完全反應可生成4.4 g二氧化碳，每10 g碳酸鎂完全反應可生成約5.2 g二氧化碳，猜想①中10 g碳酸鈣和碳酸鎂的混合物完全反應生成二氧化碳的質量一定大于4.4 g,猜想②中10g碳酸鈣和氫氧化鎂的混合物完全反應生成二氧化碳的質量一定小于4.4 g,只有猜想③才能滿足反應后產生二氧化碳的質量為4.4 g,則猜想③正確。

故填：A裝置中有氣泡產生；③；

[反思與評價]

(1)圖1所示裝置的末端沒有連接盛有堿石灰的球型干燥管，使得空氣中的二氧化碳可以進入C裝置中，導致測得的數據偏大。

故填：空氣中的二氧化碳氣體會進入C裝置；

(2)稀鹽酸與氫氧化鎂發生的反應為酸堿中和反應，該反應的化學方程式為。

故填：；

[拓展延伸]

稀硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶于水，會附著在水垢的表面，阻止反應繼續進行，達不到除盡水垢的目的。

故填：稀硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶于水，會附著在水垢的表面，阻止反應繼續進行，達不到除盡水垢的目的。