Question

某化學(xué)研究小組進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，請(qǐng)你協(xié)助完成相關(guān)任務(wù)．
【研究課題1】探究水壺內(nèi)部水垢的主要成分
【查閱資料】（1）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）．天然水和水垢所含的物質(zhì)及其溶解性如下表：

物  質(zhì)	Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Ca（OH）2	Mg（OH）2	CaCO3	MgCO3[來源：]
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

【提出猜想】水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和

CaCO₃

，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃．
【設(shè)計(jì)方案】
（1）甲同學(xué)在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分?jǐn)嚢�，靜置．取上層清液滴入Na₂CO₃溶液，如果沒有白色沉淀，說明水垢中無

Ca（OH）₂

（填化學(xué)式）．
（2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)一步確定水垢中含有碳酸鹽的成分．
 
其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖組裝儀器，將50g水垢試樣放入錐形瓶中，逐滴加入足量稀鹽酸．
②待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，打開活塞b，從導(dǎo)管a處緩緩鼓入一定量的空氣，使裝置內(nèi)的氣體緩緩?fù)ㄟ^后面的裝置．
③稱量D瓶?jī)?nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
④重復(fù)②和③的操作，直至D瓶?jī)?nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變．
測(cè)量滴加稀鹽酸體積與D瓶?jī)?nèi)物質(zhì)增加質(zhì)量的關(guān)系如圖曲線所示；

【思考與評(píng)價(jià)】
（1）當(dāng)水中含較多可溶性鈣、鎂化合物的水叫硬水，生活中降低水的硬度的常用方法是：

煮沸

．
（2）A瓶中的NaOH溶液作用是

吸收空氣中的二氧化碳

．
（3）若50g水垢全部是碳酸鈣，則最終應(yīng)該產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是

22

g．
（4）一般情況下，兩種不同金屬形成的碳酸鹽與足量鹽酸反應(yīng)時(shí)，若兩金屬的化合價(jià)相同、兩種鹽的質(zhì)量相同，則相對(duì)分子質(zhì)量小者放出的氣體多．分析曲線圖可知：水垢中一定含有

MgCO₃

（化學(xué)式），理由是

水垢中只有碳酸鈣時(shí)只生二氧化碳質(zhì)量是22克，實(shí)際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于
22g，所以水垢中一定含有碳酸鎂

．
（5）以上實(shí)驗(yàn)

不能

（填“能夠”或“不能”）檢測(cè)出水垢中含有Mg（OH）₂．
【研究課題2】為測(cè)定氯化鈉樣品的純度，取30g氯化鈉樣品（雜質(zhì)為氯化鈣）溶于水配制成263g溶液，再加入53g溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的碳酸鈉溶液，恰好完全反應(yīng)．求：反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：【提出猜想】根據(jù)物質(zhì)的溶解性，對(duì)水垢的成分進(jìn)行猜想；
【設(shè)計(jì)方案】（1）根據(jù)氫氧化鈣的性質(zhì)能和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀判斷現(xiàn)象；
【思考與評(píng)價(jià)】（1）根據(jù)生活中降低水的硬度的常用方法是煮沸進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)緼瓶中的NaOH溶液作用是吸收空氣中的二氧化碳進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)碳酸鈣質(zhì)量求出二氧化碳的質(zhì)量；
（4）根據(jù)水垢中只有碳酸鈣時(shí)只生二氧化碳質(zhì)量是22g，實(shí)際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于22g進(jìn)行解答；
（5）根據(jù)此實(shí)驗(yàn)沒有涉及到氫氧化鎂的檢驗(yàn)進(jìn)行解答；
【研究課題2】：根據(jù)碳酸鈉的質(zhì)量求出氯化鈣的質(zhì)量、生成氯化鈉的質(zhì)量以及原混合物中氯化鈉的質(zhì)量進(jìn)而求出所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行解答．

解答：解：【提出猜想】由物質(zhì)的溶解性，水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和CaCO₃，可能含有Ca（OH）₂和MgCO₃；
【設(shè)計(jì)方案】（1）氫氧化鈣能和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，取上層清液滴入Na₂CO₃溶液，如果沒有白色沉淀，說明水垢中無Ca（OH）₂；
【思考與評(píng)價(jià)】（1）生活中降低水的硬度的常用方法是煮沸；
（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)緼瓶中的NaOH溶液作用是吸收空氣中的二氧化碳；
（3）設(shè)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是x．
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O
100               44
50g                x

100

50g

=

44

x

x=22g
答：產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是22g．
（4）水垢中只有碳酸鈣時(shí)只生二氧化碳質(zhì)量是22g，實(shí)際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸鎂；
（5）此實(shí)驗(yàn)沒有涉及到氫氧化鎂的檢驗(yàn)，以上實(shí)驗(yàn)不能檢測(cè)出水垢中含有Mg（OH）₂；
【研究課題2】：設(shè)生成碳酸鈣的質(zhì)量為x，生成氯化鈉的質(zhì)量為y，參加反應(yīng)的氯化鈣的質(zhì)量為z．
CaCl₂+Na₂CO₃ =CaCO₃↓+2NaCl  
111     106       100     117
z       53g×20%   x       y

111

z

=

106

53g×20%

 
z=11.1g

106

53g×20%

=

100

x

x=10g

106

53g×20%

=

117

y

y=11.7g
30g氯化鈉樣品中氯化鈉的質(zhì)量=30g-11.1g=18.9g
所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

11.7g+18.9g

263g+53g-10g

×100%=10%．
故答案為：【提出猜想】CaCO₃；【設(shè)計(jì)方案】（1）Ca（OH）₂；
【思考與評(píng)價(jià)】（1）煮 沸；（2）吸收空氣中的二氧化碳；（3）22g；
（4）MgCO₃；水垢中只有碳酸鈣時(shí)只生二氧化碳質(zhì)量是22g，實(shí)際生成CO₂的質(zhì)量是24g，大于22g，所以水垢中一定含有碳酸鎂；
（5）不能；
【研究課題2】：10%．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及基礎(chǔ)知識(shí)的儀器識(shí)別、裝置氣密性的檢查，還涉及較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，難度跨度很大，在解答時(shí)要謹(jǐn)慎處理．