Question

九年级化学课本上有一道习题： “热水瓶胆内壁常附着一层水垢（主要成分是碳酸钙和氢氧化镁） ……”化学学习小组的同学欲对水垢的来源、成分等开展进一步的探究活动，请你参与：实验探究一区别软水和硬水：小组同学分别取等体积的雨水和日常用水，分别滴入相同滴数的_____，振荡，判断该地区日常用水属于硬水的现象是_____。

实验探究二   硬水为什么会产生水垢？

[查阅资料]

（1）自然界的碳酸钙在有水和二氧化碳的侵蚀下，会生成可溶于水的碳酸氢钙，硬水中含有大量的自由移动的Ca2⁺、Mg2⁺、HCO₃^-离子。加热后形成难溶物积聚在容器底部，形成水垢。

（2）加热碳酸氢镁会分解生成碳酸镁，但是长时间煮沸，碳酸镁会与水发生反应生成更难溶于水的氢氧化镁。

[猜想与假设j

水垢中可能含有CaCO₃、 Mg（OH）₂， 还可能含有_____（填化学式）。

[实验验证]取水垢研成粉末，各取少量于下面的A、C、D三支试管中进行如下实验：

步骤	方法	现象	初步结论
1		_____	水垢中含有碳酸盐
2		C试管无现象，D试管液体变红，冷却后又褪为无色	水垢中含有_____

写出A试管发生的一个化学方程式：_____。

附加：（1）将水垢溶解在100g不同温度的蒸馏水中，达到饱和，利用传感器测定出溶液中的某几种离子的浓度（单位体积的溶液中所含离子的数目）与温度的变化关系如下图：

推测表示曲线③的离子符号是_____。

（2）D试管上层液体加酚酞试液，先变红后又褪色的原因，除了与氢氧化镁的溶解度有关外，还有可能的原因是_____。

（3）我省南部山区的石灰岩岩洞内发生的变化，就与碳酸钙和碳酸氢钙的相互转变有关，“世界是物质的，物质是在不断变化的”，请你再举一种物质， 简要说明它在自然界的循环_____。

Answer

肥皂水 泡沫少，有浮渣 MgCO3 A试管中产生气泡；B试管中澄清石灰水变浑浊 Mg(OH)2 OH- 氢氧化镁与空气中的二氧化碳反应 植物光合作用吸收二氧化碳产生氧气，而动植物的呼吸和燃料燃烧消耗氧气产生二氧化碳（答案合理即可）

【解析】

请你参与：实验探究一区别软水和硬水：分别取等体积的雨水和日常用水，分别滴入相同滴数的肥皂水，振荡，判断该地区日常用水属于硬水的现象是：泡沫少、易起浮渣；

猜想与假设：由资料可知，水垢中可能含有CaCO3、 Mg（OH）2， 还可能含有：MgCO3；

实验验证：1、结论为水垢中含有碳酸盐，碳酸盐能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故实验现象为：A试管中产生气泡；B试管中澄清石灰水变浑浊；

2、向两只试管中加入少量水垢，向C试管中加入20℃蒸馏水，振荡，向D试管中加入80℃蒸馏水，振荡，后在上层清液中滴加酚酞，实验现象为：C试管无现象，D试管液体变红，冷却后又褪为无色，说明水垢中含有氢氧化镁，因为氢氧化镁属于难溶性物质，常温下溶解度很小，温度升高，会有一部分氢氧化镁溶于水，氢氧化镁显碱性，能使无色酚酞变红，温度降低，氢氧化镁的溶解度变小，又褪为无色；

A试管中碳酸钙可与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；

附加：（1）根据资料，加热碳酸氢镁会分解生成碳酸镁，但是长时间煮沸，碳酸镁会与水发生反应生成氢氧化镁，故表示曲线③的离子符号是OH-；

（2）D试管上层液体加酚酞试液，先变红后又褪色的原因，除了与氢氧化镁的溶解度有关外，还有可能的原因是：氢氧化镁与空气中的二氧化碳反应生成了碳酸镁；

（3）如植物光合作用吸收二氧化碳产生氧气，而动植物的呼吸和燃料燃烧消耗氧气产生二氧化碳等。