探究水垢的實驗方案

Ⅰ 小倩同學發現媽媽將一種商品名為「除垢凈」的液體，倒在白色瓷質洗臉盆的水垢上，一會兒發現有大量的氣泡

【設計方案進行實驗】根據酸的5點性質設計實驗方案時：①可用酸鹼指示劑石蕊溶液，現象是石蕊變紅，②可用活潑金屬，現象是有氣泡產生，③可用金屬氧化物，最好是反應後生成的金屬陽離子有顏色，現象較明顯，④酸可和鹼反應，但一般不用鹼溶液，因為酸和鹼溶液反應現象不太明顯，⑤酸可和某些鹽反應，但由於不知具體是什麼酸，所以無法選擇用哪種鹽．
根據上述可知，實驗一的實驗步驟可為：往盛有鋅粒的試管中加入「除垢凈」，實驗現象為：鋅粒表面產生大量的氣泡；實驗二的實驗步驟可為：往盛有氧化銅的試管中加入「除垢凈」，實驗現象為：固體逐漸消失，且溶液逐漸變為藍色．
【評價與應用】（1）除垢凈的有效成分應為稀HCl而不應為稀H₂SO₄，原因是水垢的主要成分是CaCO₃，而稀H₂SO₄和CaCO₃反應生成的CaSO₄是微溶物，它會覆蓋在水垢上阻止反應的發生，從而使稀H₂SO₄不能進一步除垢．
（2）根據以上對除垢凈的了解知道了除垢凈中含有酸，所以使用時應注意：別灑在手上或衣服上；除完水壺中的水垢後一定要把水壺多沖幾遍沖干凈才能使用；不要將「除垢凈」溶液直接倒入下水道中等等．
故答案為：【設計方案進行實驗】實驗一：往盛有鋅粒的試管中加入「除垢凈」溶液鋅粒表面產生大量的氣泡實驗二：往盛有氧化銅的試管中加入「除垢凈」溶液固體逐漸消失，且溶液逐漸變為藍色．（其他合理答案均可，但所選試劑與產生的實驗現象要對應）
【評價與應用】（1）稀鹽酸（2）不要將「除垢凈」溶液直接倒入下水道中（其他合理答案均可）

Ⅱ 天然水中一般都溶有Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2等物質，在加熱條件下，這些溶解的物質會變成溶解度更小的鹼

提出猜想：根據查閱到有關物質的溶解性表，氫氧化鎂和碳酸鈣不溶，而氫氧化鈣和碳酸鎂微溶，因此，猜想水垢中一定含有不溶的氫氧化鎂和碳酸鈣，可能含有微溶的氫氧化鈣和碳酸鎂；
故答案為：MgCO₃；
設計方案：（1）為檢驗氫氧化鈣，取上層清液加入碳酸鈉溶液，無白色沉澱出現，說明所取上層清液中不含氫氧化鈣；
故答案為：在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分攪拌，過濾，在濾液中加入Na₂CO₃溶液，無白色沉澱產生；
（2）圖1所示的裝置不夠嚴密，錐形瓶中還有剩餘氣體出不來，沒與B中的溶液反應；會出現誤差不能正確推出混合物的組成；
（3）①圖2裝置B中盛放的是濃硫酸可以吸收生成的二氧化碳氣體中混有的水，避免水對氣體質量的測定產生影響；裝置E中盛放的氫氧化鈉溶液可除去空氣中的二氧化碳，避免在鼓入空氣時空氣中的二氧化碳影響對反應生成二氧化碳質量測定；
故答案為：濃硫酸，氫氧化鈉溶液；
②待燒瓶中不再產生氣泡時，打開活塞b，從導管a處緩緩鼓入一定量的空氣，其目的是：把A裝置中燒瓶中剩餘的二氧化碳氣體趕盡；
乾燥管內鹼石灰因吸收二氧化碳而質量增加，乾燥管增加的質量即為二氧化碳氣體的質量；根據測量結果所得曲線，最終產生二氧化碳質量為12g；
假設25g水垢全部為碳酸鈣或碳酸鎂，完全反應放出二氧化碳的質量分別為x、y
CaCO₃～CO₂
100 44
25g x

Ⅲ 某校化學小組對熱水壺底部水垢的主要成份進行了如下探究，請完成以下活動，並回答相關問題．[查閱資料]天

[提出猜想]根據溶解性表，碳酸鎂和氫氧化鎂不溶，天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等離子，碳酸鹽的水溶液呈鹼性，即含氫氧根離子，碳酸氫某受熱易分解成碳酸某，所以水垢中定有CaCO₃、Mg（OH）₂．
[設計方案]根據碳酸鈣難溶於水，加水溶解有不溶物，說明有碳酸鈣；過濾時除去了碳酸鈣，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉澱和氫氧化鈉，由於有沉澱生成，所以氫氧化鈣．
[實驗討論]①使用或製取氣體的實驗要求先檢查裝置的氣密性，所以加入樣品前還應檢查裝置氣密性；濃硫酸朋吸水性，裝置C的作用乾燥二氧化碳氣體；反應前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應後通入空氣是為了把反應生成的二氧化碳排到D中去吸收；
②碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，裝置B中生成氣體的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；根據氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，裝置D中的化學方程式2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
③裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質量為1.54g；但3.0g碳酸鈣根據方程式計算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸鎂；
[反思延伸]：碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應的方程式，分別計算它們3g消耗鹽酸的質量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設3g全為碳酸鎂，消耗鹽酸70g，即如沒有氫氧化鎂，3g水垢最多消耗鹽酸為70g，當w＞70g時，一定有氫氧化鎂．
故答案為：【提出猜想】CaCO₃、Mg（OH）₂；
【方案設計】【實驗步驟】：
（1）Na₂CO₃；白色沉澱；
（2）①檢查裝置氣密性；吸水；使二氧化碳完全進入D、E裝置/被吸收；
②CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
③1.54g；A
【反思延伸】：w＞70g．

Ⅳ 取3克水垢，加入3.65%的鹽酸反應，消耗了鹽酸w克，若水垢中一定含氫氧化鎂、則w的取值范圍是

某校化學小組對熱水壺底部水垢的主要成份進行了如下探究，請完成以下活動，並回答相關問題．
[查閱資料]天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等離子，在加熱條件下，這些離子趨於生成溶解度更小的物質----水垢（主要成份為碳酸鹽和鹼）．有關物質的溶解性見下表：
部分鈣、鎂化合物溶解性表（20℃）
陰離子
陽離子OH-CO32-HCO3-Ca2+微溶不溶可溶Mg2+不溶微溶可溶[提出猜想]
猜想一：水垢的成分是 CaCO3、Mg（OH）2 CaCO3、Mg（OH）2
猜想二：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、Ca（0H）2
猜想三：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、MgCO3
猜想四：水垢的成分是CaCO3、Mg（OH）2、Ca（0H）2 MgCO3
[方案設計]
（1）確定水垢中是否含有氫氧化鈣（2）確定水垢中是否含有碳酸鎂
[實驗步驟]
（1）
實驗步驟實驗現象實驗結論在少量研碎的水垢中加入適量的蒸餾水充分攪拌，過濾，再濾液中加入 Na2CO3 Na2CO3溶液有 白色沉澱白色沉澱產生水垢中有
氫氧化鈣（2）利用如圖實驗裝置完成（2）的探究，其主要實驗步驟如下：

Ⅰ．稱量D、E裝置總質量為400.00g
Ⅱ．按上圖組裝後，將3g水垢樣品放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸至錐形瓶中不再產生氣泡，關閉分液漏斗活塞
Ⅲ．打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入空氣，一段時間後稱量裝置D、E的總質量為401.54g（鹼石灰主要成份為CaO和NaOH，不考慮裝置內空氣對實驗的影響）．
根據實驗回答下列問題：
①加入樣品前還應 檢查裝置氣密性檢查裝置氣密性，裝置C的作用是 吸水吸水，反應結束後打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是 使二氧化碳完全進入D、E裝置/被吸收使二氧化碳完全進入D、E裝置/被吸收
②裝置D中的化學方程式為 CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O
③裝置B中生成CO2的質量為 1.54 1.54g，水垢中 A A含MgCO3．
A．一定 B．一定不 C．可能 D．無法確定
[反思延伸]
如何證明水垢中確實有氫氧化鎂，小華提出了自己的想法：
另取質量為3g的水垢，加入3.65%的稀鹽酸與之反應，測得消耗稀鹽酸Wg，結合以上實驗結論，判斷W的值滿足 w＞70g w＞70g條件時，水垢中一定含有Mg（OH）2．考點：實驗探究物質的組成成分以及含量；常見氣體的檢驗與除雜方法；酸的化學性質；鹼的化學性質；書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式．專題：科學探究．分析：[提出猜想]根據天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等離子的信息和溶解性表回答．
[設計方案]根據碳酸鈣難溶於水，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉澱和氫氧化鈉的性質回答．
[實驗討論]①使用或製取氣體的實驗要求先檢查裝置的氣密性；根據濃硫酸的吸水性回答裝置C的作用；反應前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應後通入空氣是為了把反應生成的二氧化碳排到D中；②根據氫氧化鈉能和二氧化碳反應書寫裝置D中的化學方程式；
（3）根據裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質量為1.54g；但3.0g碳酸鈣根據方程式計算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸鎂；
[反思延伸]：根據碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應的方程式，分別計算它們3g消耗鹽酸的質量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設3g全為碳酸鎂，消耗鹽酸70g，w＞70g時，定有氫氧化鎂．解答：解：[提出猜想]根據溶解性表，碳酸鎂和氫氧化鎂不溶，天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等離子，碳酸鹽的水溶液呈鹼性，即含氫氧根離子，碳酸氫某受熱易分解成碳酸某，所以水垢中定有CaCO3、Mg（OH）2．
[設計方案]根據碳酸鈣難溶於水，加水溶解有不溶物，說明有碳酸鈣；過濾時除去了碳酸鈣，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉澱和氫氧化鈉，由於有沉澱生成，所以氫氧化鈣．
[實驗討論]①使用或製取氣體的實驗要求先檢查裝置的氣密性，所以加入樣品前還應檢查裝置氣密性；濃硫酸朋吸水性，裝置C的作用乾燥二氧化碳氣體；反應前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應後通入空氣是為了把反應生成的二氧化碳排到D中去吸收；
②碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，裝置B中生成氣體的化學方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；根據氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，裝置D中的化學方程式2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O．
③裝置D的增重判斷生成的二氧化碳的質量為1.54g；但3.0g碳酸鈣根據方程式計算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸鎂；
[反思延伸]：碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂與鹽酸反應的方程式，分別計算它們3g消耗鹽酸的質量，其中氫氧化鎂消耗最多，其次為碳酸鎂，假設3g全為碳酸鎂，消耗鹽酸70g，即如沒有氫氧化鎂，3g水垢最多消耗鹽酸為70g，當w＞70g時，一定有氫氧化鎂．
故答案為：【提出猜想】CaCO3、Mg（OH）2；
【方案設計】【實驗步驟】：
（1）Na2CO3；白色沉澱；
（2）①檢查裝置氣密性；吸水；使二氧化碳完全進入D、E 裝置/被吸收；
②CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；
③1.54g； A
【反思延伸】：w＞70g．點評：復分解反應是初中化學的重點之一，是中考必考內容，試題形式多樣，但萬變不離其宗，多是變相考查復分解反應發生的條件