探究水垢的实验方案

Ⅰ 小倩同学发现妈妈将一种商品名为“除垢净”的液体，倒在白色瓷质洗脸盆的水垢上，一会儿发现有大量的气泡

【设计方案进行实验】根据酸的5点性质设计实验方案时：①可用酸碱指示剂石蕊溶液，现象是石蕊变红，②可用活泼金属，现象是有气泡产生，③可用金属氧化物，最好是反应后生成的金属阳离子有颜色，现象较明显，④酸可和碱反应，但一般不用碱溶液，因为酸和碱溶液反应现象不太明显，⑤酸可和某些盐反应，但由于不知具体是什么酸，所以无法选择用哪种盐．
根据上述可知，实验一的实验步骤可为：往盛有锌粒的试管中加入“除垢净”，实验现象为：锌粒表面产生大量的气泡；实验二的实验步骤可为：往盛有氧化铜的试管中加入“除垢净”，实验现象为：固体逐渐消失，且溶液逐渐变为蓝色．
【评价与应用】（1）除垢净的有效成分应为稀HCl而不应为稀H₂SO₄，原因是水垢的主要成分是CaCO₃，而稀H₂SO₄和CaCO₃反应生成的CaSO₄是微溶物，它会覆盖在水垢上阻止反应的发生，从而使稀H₂SO₄不能进一步除垢．
（2）根据以上对除垢净的了解知道了除垢净中含有酸，所以使用时应注意：别洒在手上或衣服上；除完水壶中的水垢后一定要把水壶多冲几遍冲干净才能使用；不要将“除垢净”溶液直接倒入下水道中等等．
故答案为：【设计方案进行实验】实验一：往盛有锌粒的试管中加入“除垢净”溶液锌粒表面产生大量的气泡实验二：往盛有氧化铜的试管中加入“除垢净”溶液固体逐渐消失，且溶液逐渐变为蓝色．（其他合理答案均可，但所选试剂与产生的实验现象要对应）
【评价与应用】（1）稀盐酸（2）不要将“除垢净”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等物质，在加热条件下，这些溶解的物质会变成溶解度更小的碱

提出猜想：根据查阅到有关物质的溶解性表，氢氧化镁和碳酸钙不溶，而氢氧化钙和碳酸镁微溶，因此，猜想水垢中一定含有不溶的氢氧化镁和碳酸钙，可能含有微溶的氢氧化钙和碳酸镁；
故答案为：MgCO₃；
设计方案：（1）为检验氢氧化钙，取上层清液加入碳酸钠溶液，无白色沉淀出现，说明所取上层清液中不含氢氧化钙；
故答案为：在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，在滤液中加入Na₂CO₃溶液，无白色沉淀产生；
（2）图1所示的装置不够严密，锥形瓶中还有剩余气体出不来，没与B中的溶液反应；会出现误差不能正确推出混合物的组成；
（3）①图2装置B中盛放的是浓硫酸可以吸收生成的二氧化碳气体中混有的水，避免水对气体质量的测定产生影响；装置E中盛放的氢氧化钠溶液可除去空气中的二氧化碳，避免在鼓入空气时空气中的二氧化碳影响对反应生成二氧化碳质量测定；
故答案为：浓硫酸，氢氧化钠溶液；
②待烧瓶中不再产生气泡时，打开活塞b，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气，其目的是：把A装置中烧瓶中剩余的二氧化碳气体赶尽；
干燥管内碱石灰因吸收二氧化碳而质量增加，干燥管增加的质量即为二氧化碳气体的质量；根据测量结果所得曲线，最终产生二氧化碳质量为12g；
假设25g水垢全部为碳酸钙或碳酸镁，完全反应放出二氧化碳的质量分别为x、y
CaCO₃～CO₂
100 44
25g x

Ⅲ 某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成份进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题．[查阅资料]天

[提出猜想]根据溶解性表，碳酸镁和氢氧化镁不溶，天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等离子，碳酸盐的水溶液呈碱性，即含氢氧根离子，碳酸氢某受热易分解成碳酸某，所以水垢中定有CaCO₃、Mg（OH）₂．
[设计方案]根据碳酸钙难溶于水，加水溶解有不溶物，说明有碳酸钙；过滤时除去了碳酸钙，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，由于有沉淀生成，所以氢氧化钙．
[实验讨论]①使用或制取气体的实验要求先检查装置的气密性，所以加入样品前还应检查装置气密性；浓硫酸朋吸水性，装置C的作用干燥二氧化碳气体；反应前通入空气是为了排除装置中原空气中的二氧化碳，反应后通入空气是为了把反应生成的二氧化碳排到D中去吸收；
②碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，装置B中生成气体的化学方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；根据氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，装置D中的化学方程式2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
③装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.54g；但3.0g碳酸钙根据方程式计算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸镁；
[反思延伸]：碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁与盐酸反应的方程式，分别计算它们3g消耗盐酸的质量，其中氢氧化镁消耗最多，其次为碳酸镁，假设3g全为碳酸镁，消耗盐酸70g，即如没有氢氧化镁，3g水垢最多消耗盐酸为70g，当w＞70g时，一定有氢氧化镁．
故答案为：【提出猜想】CaCO₃、Mg（OH）₂；
【方案设计】【实验步骤】：
（1）Na₂CO₃；白色沉淀；
（2）①检查装置气密性；吸水；使二氧化碳完全进入D、E装置/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%的盐酸反应，消耗了盐酸w克，若水垢中一定含氢氧化镁、则w的取值范围是

某校化学小组对热水壶底部水垢的主要成份进行了如下探究，请完成以下活动，并回答相关问题．
[查阅资料]天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子，在加热条件下，这些离子趋于生成溶解度更小的物质----水垢（主要成份为碳酸盐和碱）．有关物质的溶解性见下表：
部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）
阴离子
阳离子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
[方案设计]
（1）确定水垢中是否含有氢氧化钙（2）确定水垢中是否含有碳酸镁
[实验步骤]
（1）
实验步骤实验现象实验结论在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌，过滤，再滤液中加入 Na2CO3 Na2CO3溶液有 白色沉淀白色沉淀产生水垢中有
氢氧化钙（2）利用如图实验装置完成（2）的探究，其主要实验步骤如下：

Ⅰ．称量D、E装置总质量为400.00g
Ⅱ．按上图组装后，将3g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸至锥形瓶中不再产生气泡，关闭分液漏斗活塞
Ⅲ．打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为401.54g（碱石灰主要成份为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
根据实验回答下列问题：
①加入样品前还应 检查装置气密性检查装置气密性，装置C的作用是 吸水吸水，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是 使二氧化碳完全进入D、E装置/被吸收使二氧化碳完全进入D、E装置/被吸收
②装置D中的化学方程式为 CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O
③装置B中生成CO2的质量为 1.54 1.54g，水垢中 A A含MgCO3．
A．一定 B．一定不 C．可能 D．无法确定
[反思延伸]
如何证明水垢中确实有氢氧化镁，小华提出了自己的想法：
另取质量为3g的水垢，加入3.65%的稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸Wg，结合以上实验结论，判断W的值满足 w＞70g w＞70g条件时，水垢中一定含有Mg（OH）2．考点：实验探究物质的组成成分以及含量；常见气体的检验与除杂方法；酸的化学性质；碱的化学性质；书写化学方程式、文字表达式、电离方程式．专题：科学探究．分析：[提出猜想]根据天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子的信息和溶解性表回答．
[设计方案]根据碳酸钙难溶于水，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠的性质回答．
[实验讨论]①使用或制取气体的实验要求先检查装置的气密性；根据浓硫酸的吸水性回答装置C的作用；反应前通入空气是为了排除装置中原空气中的二氧化碳，反应后通入空气是为了把反应生成的二氧化碳排到D中；②根据氢氧化钠能和二氧化碳反应书写装置D中的化学方程式；
（3）根据装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.54g；但3.0g碳酸钙根据方程式计算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸镁；
[反思延伸]：根据碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁与盐酸反应的方程式，分别计算它们3g消耗盐酸的质量，其中氢氧化镁消耗最多，其次为碳酸镁，假设3g全为碳酸镁，消耗盐酸70g，w＞70g时，定有氢氧化镁．解答：解：[提出猜想]根据溶解性表，碳酸镁和氢氧化镁不溶，天然水中含有Ca2+、Mg2+、HCO3-等离子，碳酸盐的水溶液呈碱性，即含氢氧根离子，碳酸氢某受热易分解成碳酸某，所以水垢中定有CaCO3、Mg（OH）2．
[设计方案]根据碳酸钙难溶于水，加水溶解有不溶物，说明有碳酸钙；过滤时除去了碳酸钙，氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，由于有沉淀生成，所以氢氧化钙．
[实验讨论]①使用或制取气体的实验要求先检查装置的气密性，所以加入样品前还应检查装置气密性；浓硫酸朋吸水性，装置C的作用干燥二氧化碳气体；反应前通入空气是为了排除装置中原空气中的二氧化碳，反应后通入空气是为了把反应生成的二氧化碳排到D中去吸收；
②碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，装置B中生成气体的化学方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；根据氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，装置D中的化学方程式2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O．
③装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.54g；但3.0g碳酸钙根据方程式计算可生成的二氧化碳1.32g，所以含碳酸镁；
[反思延伸]：碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁与盐酸反应的方程式，分别计算它们3g消耗盐酸的质量，其中氢氧化镁消耗最多，其次为碳酸镁，假设3g全为碳酸镁，消耗盐酸70g，即如没有氢氧化镁，3g水垢最多消耗盐酸为70g，当w＞70g时，一定有氢氧化镁．
故答案为：【提出猜想】CaCO3、Mg（OH）2；
【方案设计】【实验步骤】：
（1）Na2CO3；白色沉淀；
（2）①检查装置气密性；吸水；使二氧化碳完全进入D、E 装置/被吸收；
②CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；
③1.54g； A
【反思延伸】：w＞70g．点评：复分解反应是初中化学的重点之一，是中考必考内容，试题形式多样，但万变不离其宗，多是变相考查复分解反应发生的条件