Question

某�；瘜W(xué)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(guān)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(zhì)--水垢（主要成分為碳酸鹽和堿）．有關(guān)物質(zhì)的溶解性見下表（20℃）：

陰離子 陽離子	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

根據(jù)上述物質(zhì)的溶解性，小組同學(xué)確定水垢的主要成分中一定含有______和______，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃．
【提出問題】水垢的主要成分中是否含有Ca（OH）₂和MgCO₃呢？
【實驗方案1】確定水垢中是否含Ca（OH）

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
在少量研碎的水垢中，加入適量的蒸餾水充分攪拌，過濾，在濾液里加入Na2CO3溶液．	沒有白色沉淀產(chǎn)生	水垢中______．

【實驗方案2】確定水垢中是否含MgCO₃
利用如圖所示的實驗裝置，完成實驗2探究．其主要實驗步驟如下：
精確稱量D、E裝置總質(zhì)量為600.0g，按上圖組裝后，將9.8g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，打開止水夾K，從導(dǎo)管a處緩緩鼓入空氣，一段時間后稱量裝置D、E的總質(zhì)量為604.4g（堿石灰主要成分為CaO和NaOH，不考慮稀鹽酸的揮發(fā)性以及裝置內(nèi)空氣、外界空氣對實驗的影響）．
【實驗討論】
（1）加入藥品前應(yīng)______，反應(yīng)結(jié)束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是______．
（2）任寫一個裝置B中生成氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式：______．
（3）裝置 B中生成CO₂的質(zhì)量為______g．通過計算說明該水垢中______（填序號）含MgCO₃．
A．一定          B．一定不           C．可能          D．無法確定
【實驗方案3】定量探究水垢中氫氧化鎂的質(zhì)量分數(shù)
另取質(zhì)量為9.8g的水垢試樣，加入7.3%稀鹽酸與之恰好完全反應(yīng)，測得消耗稀鹽酸110g．結(jié)合以上數(shù)據(jù)和實驗結(jié)論，計算水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分數(shù)（寫出完整的計算過程，計算結(jié)果保留一位小數(shù)）．

Answer 1

【答案】分析：查閱資料：根據(jù)物質(zhì)的水溶性進行分析；
實驗方案：根據(jù)氫氧化鈣能與可溶性碳酸鹽反應(yīng)生成沉淀進行分析；
實驗討論：要測定二氧化碳的質(zhì)量，必須保證裝置氣密性良好；可以根據(jù)反應(yīng)前后裝置D、E的質(zhì)量差確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，進而確定水垢中是否含有碳酸鎂，計算出所用的鹽酸的質(zhì)量分數(shù)，從而計算求出是否含有氫氧化鎂．
解答：解：查閱資料：根據(jù)表格可以看出，碳酸鈣和氫氧化鎂是不溶于水的物質(zhì)，故水垢中一定含有碳酸鈣和氫氧化鎂，故填：CaCO₃，Mg（OH）₂；
實驗方案：在濾液里加入Na₂CO₃溶液，沒有產(chǎn)生白色沉淀，說明不含有氫氧化鈣，故填：不含Ca（OH）₂；
實驗討論：（1）因為實驗需要測定生成的二氧化碳的質(zhì)量，需要保證裝置不漏氣，所以需要檢查裝置的氣密性；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，故填：檢查裝置的氣密性，將殘留在裝置中的二氧化碳全部排入D、E裝置中充分吸收；
（2）碳酸鈣能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，故填：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）反應(yīng)前后D、E裝置的質(zhì)量差為：604.4g-600g=4.4g，設(shè)生成4.4g二氧化碳需要碳酸鈣的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                    4.4g
    x=10g，而水垢的質(zhì)量為9.8g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸鎂存在，
故填：4.4，A；
實驗方案3：解：設(shè)用于產(chǎn)生二氧化碳的鹽酸質(zhì)量為x，氫氧化鎂質(zhì)量為y
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
       73            44
      x×7.3%        4.4g
    x=100g
Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2H₂O
 58       73
 y      10g×7.3%
     y=0.58g 
氫氧化鎂的質(zhì)量分數(shù)：×100%≈5.9%  
答：水垢樣品中氫氧化鎂的質(zhì)量分數(shù)為5.9%．
點評：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行．