Question

家中烧水壶长时间使用后,内壁会“长出”一层厚厚的水垢。化学兴趣小组对水壶中水垢的成分进行了探究,请你参与其中并回答问题。

[提出问题]水垢的成分有哪些?

[查阅资料]硬水中溶有较多的可溶性碳酸氢钙[ Ca( HCO₃)₂]、碳酸氢镁[ Mg( HCO₃)₂],碳酸氢钙和碳酸氢镁在沸腾的水中会分解生成不溶于水的碳酸钙和氢氧化镁或微溶于水的碳酸镁沉淀下来,这样就形成了水垢。

[猜想与假设]

猜想①:碳酸钙、碳酸镁

猜想②:碳酸钙、氢氧化镁

猜想③:____________________________________________。

[设计实验](温馨提示:假设水垢中没有其他成分,所有的反应物均反应完全)

实验	实验操作	实验现象及数据	实验结论
方案1	如图1所示,取10 g水垢样品，加入足量的稀盐酸充分反应	____________________，测得反应后C装置质量增加4.5 g	猜想②不正确
方案2	如图2所示,取10g水垢样品，加入足量的稀盐酸充分反应	现象与方案1相同，测得反应后C装置质量增加4.4 g	猜想____________________正确

[反思与评价]

(1)方案1比方案2数据大的原因是________________________________，因此方案1不严谨。

(2)向水垢样品中滴加稀盐酸时发生的中和反应的化学方程式为____________________________。

[拓展延伸]除垢灵的主要成分是稀盐酸,不用稀硫酸的原因是____________________________。

Answer

碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁 A装置中有气泡产生 ③ 空气中的二氧化碳气体会进入C装置 稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会附着在水垢的表面，阻止反应继续进行，达不到除尽水垢的目的

【解析】

[猜想与假设]

根据[查阅资料]可知，水垢中一定含有碳酸钙,还含有氢氧化镁或碳酸镁中的一种或两种，即猜想③中含有碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁。

故填：碳酸钙、氢氧化镁、碳酸镁；

[设计实验]

根据猜想可知，样品中肯定含有碳酸钙，向样品中加入足量的稀盐酸充分反应，能观察到A装置中有气泡产生。利用图2装置进行实验时,测得反应后C装置质量增加4.4 g,说明10 g水垢与足量稀盐酸反应产生二氧化碳的质量为4.4 g,根据化学方程式可计算出,每10 g碳酸钙完全反应可生成4.4 g二氧化碳，每10 g碳酸镁完全反应可生成约5.2 g二氧化碳，猜想①中10 g碳酸钙和碳酸镁的混合物完全反应生成二氧化碳的质量一定大于4.4 g,猜想②中10g碳酸钙和氢氧化镁的混合物完全反应生成二氧化碳的质量一定小于4.4 g,只有猜想③才能满足反应后产生二氧化碳的质量为4.4 g,则猜想③正确。

故填：A装置中有气泡产生；③；

[反思与评价]

(1)图1所示装置的末端没有连接盛有碱石灰的球型干燥管，使得空气中的二氧化碳可以进入C装置中，导致测得的数据偏大。

故填：空气中的二氧化碳气体会进入C装置；

(2)稀盐酸与氢氧化镁发生的反应为酸碱中和反应，该反应的化学方程式为。

故填：；

[拓展延伸]

稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会附着在水垢的表面，阻止反应继续进行，达不到除尽水垢的目的。

故填：稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会附着在水垢的表面，阻止反应继续进行，达不到除尽水垢的目的。