Question

水壶长时间使用后壶底会有白色固体附着，俗称水垢，某化学兴趣小组的同学设计实验研究水垢的成分，请你和他们一起探究。

[查阅资料]硬水中含有较多的可溶性的钙镁化合物，如Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂。它受热易分解，生成难溶性的化合物、气体等物质，造成水垢。

[提出问题]水垢的中含有碳酸钙吗?

[实验设计]小组同学设计了如图所示的实验装置，充分反应至不再有气泡产生为止，观察到A处试管中有白色固体残留，B处浓硫酸的质量增大，C处澄清石灰水变浑浊。装置中氢氧化钠溶液的作用是_____。

(1)小明同学认为一定有CO₂、_____(填化学式)生成。小红从反应物的元素的组成分析，认为气体还可能有氧气或氢气，请你用设计一个简单实验帮助她判断_____。

(2)小明认为该白色固体是碳酸钙，请你帮他完成实验探究，填写下表:

实验步骤	实验现象	结论
_____	_____	难溶物是CaCO3

[小结]水垢的中含有碳酸钙。

[实验反思]小明同学查阅资料得知硬水中的另一种可溶性物质碳酸氢镁的性质和碳酸氢钙相似,也会发生上述反应，请写出碳酸氢镁受热分解的反应方程式____。

(3)小明取50g水垢与稀盐酸反应，得出了图中的数据，通过计算可知：水垢中一定含有(填化学式)_____，理由是_____。

Answer

防止空气中的二氧化碳进入C中 将燃着的木条靠近a处，若木条燃烧更旺，则有氧气生成；若尾气被点燃，出现淡蓝色火焰，则有氢气生成 取难溶物置于试管，加入适量稀盐酸，并把产生的气体通入澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 、 实验测得生成的二氧化碳质量为24g，如果50g水垢全部为碳酸钙，产生二氧化碳的质量应为22g，小于24g；如果50g水垢全部为碳酸镁，产生二氧化碳的质量应为27.5g，大于24g；故一定含有、

【解析】

[实验设计]：

C处澄清石灰水用于检测产物中的二氧化碳，不能被外界干扰，故装置中氢氧化钠溶液的作用是：防止空气中的二氧化碳进入C中。

(1) B处浓硫酸的质量增大，C处澄清石灰水变浑浊，一定有、生成，要判断生成气体有无氧气或氢气，可以将燃着的木条靠近a处，若木条燃烧更旺，则有氧气生成；若尾气被点燃，出现淡蓝色火焰，则有氢气生成。

(2) 碳酸钙与盐酸反应生成使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳气体，取难溶物置于试管，加入适量稀盐酸，并把产生的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，可说明难溶物为碳酸钙；故有：

实验步骤

实验现象

结论

取难溶物置于试管，加入适量稀盐酸，并把产生的气体通入澄清石灰水

澄清石灰水变浑浊

难溶物是CaCO3

[实验反思]：

碳酸氢镁的性质和碳酸氢钙相似，碳酸氢镁受热分解生成碳酸镁、水和二氧化碳，反应的反应方程式为。

(3)实验中生成二氧化碳的质量为24g，设50g碳酸钙与稀盐酸完全反应生成二氧化碳的质量为x，50g碳酸镁与稀盐酸完全反应生成二氧化碳的质量为y，则

解得x=22g＜24g；

解得y=27.5g＞24g；

故水垢中一定含有、，理由是：实验测得生成的二氧化碳质量为24g，如果50g水垢全部为碳酸钙，产生二氧化碳的质量应为22g，小于24g；如果50g水垢全部为碳酸镁，产生二氧化碳的质量应为27.5g，大于24g；故一定含有、。