Question

请你参与某学习小组进行研究性学习的过程，并协助完成相关任务。

（研究课题）探究热水壶底部水垢的主要成分。

（查阅资料）该同学通过查阅资料知道，天然水中一般都含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等离子，在加热时，这些离子趋于生成溶解度更小物质-（为碳酸盐、碱等混合物），中一定含有Mg（OH）₂和CaCO₃同时，他们还查阅到下列有关物质溶解性：

物质	Ca（HCO3）2	Mg（HCO3）2	Ca（OH）2	Mg（OH）2	CaCO3	MgCO3
溶解性	可溶	可溶	微溶	不溶	不溶	微溶

（提出猜想）除一定含有Mg（OH）₂和CaCO₃之外，还可能含有Ca（OH）₂和_____

（设计方案）

（1）甲同学在烧杯中放入少量研碎，加入适量蒸馏水充分搅拌，取上层清液加入Na₂CO₃溶液，没有白色沉淀，说明中无Ca（OH）₂；

（2）乙同学设计下列实验装置，进一步确定水垢中含有碳酸盐成分，步骤如下：

①按图组装仪器，将50g试样放入锥形瓶中，加入足量酸溶液；

②测量一定时间内干燥管内物质增加质量（见下列曲线）；

③待锥形瓶中不再产生气泡时，打开活塞B，从导管A处缓缓鼓入一定量空气；

④再次称量干燥管内物质增加质量；

⑤重复③和④操作，直至干燥管内物质质量不变

a仪器D、E名称分别是_____、_____；若要检查盛放浓硫酸洗气瓶双孔塞上导气管与橡皮塞接触地方（即上图装置中C处）是否漏气，应在装药品之_____（填“前”或“后”）。

检查，请写出检查C处是否漏气方法：_____。

b步骤①所加酸溶液是_____；请写出中难溶性物质与酸反应化学方程式：_____、_____；

c装置Ⅱ作用是_____；从导管A处缓缓鼓入一定量空气时，装置Ⅰ作用是_____。

d研究性同学通过简单计算，认为中一定含有MgCO₃，理由是_____。

（实验结论）通过上述可知：水垢的主要成分有_____。

Answer

MgCO3 分液漏斗 锥形瓶 前 在C处导气管周围滴少量水，关闭B活塞和分液漏斗的活塞，将干燥管左边橡皮管用弹簧夹夹紧，用热毛巾捂锥形瓶，若C处有气泡冒出，说明C处漏气，若C处没有气泡冒出，说明C处不漏气； 稀盐酸 吸收混在二氧化碳气体中的水 除去空气中的二氧化碳 水垢完全反应放出二氧化碳的质量为24g＞22g；根据碳酸钙、碳酸镁与盐酸反应放出二氧化碳的关系：等质量的碳酸镁与酸反应放出气体质量大于碳酸钙，因此，水垢中应含有碳酸镁； Mg（OH）2、CaCO3、MgCO3

【解析】

[提出猜想]

碳酸镁微溶于水，因此水垢中可能含有碳酸镁；

[设计方案]

（1）由溶解性表，要检查氢氧化钙是否存在，可利用向溶液中滴加碳酸钠溶液的方法，因为观察到反应没有出现白色沉淀，所以判断氢氧化钙不存在；

（2）a．仪器D为添加液体药品的分液漏斗；而装置E用作反应容器的锥形瓶；在向装置中加入药品进行实验前，要检查装置的气密性；装置漏气主要是出现仪器连接处，因此在C处导气管周围滴少量水，关闭B活塞和分液漏斗的活塞，将干燥管左边橡皮管用弹簧夹夹紧，用热毛巾捂锥形瓶，若C处有气泡冒出，说明C处漏气，若C处没有气泡冒出，说明C处不漏气；

b．由于碳酸钙与硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙会造成反应中止，因此在选择酸时应选择稀盐酸；盐酸与氢氧化镁发生中和反应生成氯化镁和水，碳酸钙与盐酸发生复分解反应生成氯化钙、水和二氧化碳，因此水垢中难溶性物质与酸反应的化学方程式为： 、；

c．装置II中盛放的浓硫酸具有吸水性，在整个装置中起到吸收混在二氧化碳气体中的水的作用；装置I中盛放氢氧化钠溶液，可吸收空气中的二氧化碳，以除去空气中的二氧化碳，防止对后面测定的影响；

d．设50g碳酸钙完全反应生成二氧化碳气体质量为x

而根据反应记录图，水垢完全反应放出二氧化碳的质量为24g＞22g；根据碳酸钙、碳酸镁与盐酸反应放出二氧化碳的关系：等质量的碳酸镁与酸反应放出气体质量大于碳酸钙，因此，水垢中应含有碳酸镁；

[实验结论]

根据资料：水垢中一定含有Mg（OH）2和CaCO3；根据放出二氧化碳的质量为24g的实验数据，通过计算可判断水垢中一定含有碳酸镁；故水垢中含有Mg（OH）2、CaCO3、MgCO3三种物质。