Question

某校化學小組對熱水壺底部水垢的主要成分進行了如下探究，請完成以下活動并回答相關問題．
【提出問題】水垢的主要成分中是否含有Ca（OH）₂和MgCO₃呢？
【實驗方案1】確定水垢中是否含Ca（OH）₂

實驗步驟	實驗現象	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，在濾液里加入Na2CO3溶液．	沒有白色沉淀產生	水垢中

【實驗方案2】確定水垢中是否含MgCO₃，利用如圖所示的實驗裝置，完成實驗2探究．其主要實驗步驟如下：精確稱量D、E裝置總質量為600.0g，按上圖組裝后，將9.8g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量稀鹽酸溶液，待錐形瓶中不再產生氣泡時，打開止水夾K，從導管a處緩緩鼓入空氣，一段時間后稱量裝置D、E的總質量為604.4g（堿石灰主要成分為CaO和NaOH，不考慮稀鹽酸的揮發性以及裝置內空氣、外界空氣對實驗的影響）．

【實驗討論】
（1）加入藥品前應

 

，反應結束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣的目的是

 

（2）裝置B中生成CO₂的質量為

 

g．通過計算說明該水垢中

 

（填序號）含MgCO₃．
A．一定       B．一定不    C．可能     D．無法確定
【實驗方案3】定量探究水垢中氫氧化鎂的質量分數：另取質量為9.8g的水垢試樣，加入7.3%稀鹽酸與之恰好完全反應，測得消耗稀鹽酸110g．結合以上數據和實驗結論，計算水垢樣品中氫氧化鎂的質量分數（寫出完整的計算過程，計算結果保留一位小數）．

Answer 1

考點：實驗探究物質的組成成分以及含量,氣體的凈化（除雜）,酸的化學性質,根據化學反應方程式的計算

專題：科學探究

分析：【實驗方案1】根據碳酸鈉與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉考慮；
實驗討論：要測定二氧化碳的質量，必須保證裝置氣密性良好；可以根據反應前后裝置D、E的質量差確定生成的二氧化碳的質量，進而確定水垢中是否含有碳酸鎂，計算出所用的鹽酸的質量分數，從而計算求出是否含有氫氧化鎂．

解答：解：【實驗方案1】在濾液里加入Na₂CO₃溶液，沒有產生白色沉淀，說明不含有氫氧化鈣，故填：不含Ca（OH）₂；
實驗討論：（1）因為實驗需要測定生成的二氧化碳的質量，需要保證裝置不漏氣，所以需要檢查裝置的氣密性；反應結束后打開止水夾K，緩緩鼓入空氣是為了將裝置中的二氧化碳全部吸收，故填：檢查裝置的氣密性，將殘留在裝置中的二氧化碳全部排入D、E裝置中充分吸收；
（2）碳酸鈣能與鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，故填：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）反應前后D、E裝置的質量差為：604.4g-600g=4.4g，設生成4.4g二氧化碳需要碳酸鈣的質量為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                    4.4g
根據：

100

44

=

X

4.4g

解得x=10g，而水垢的質量為9.8g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸鎂存在，故填：4.4，A；
實驗方案3：解：設用于產生二氧化碳的鹽酸質量為x，氫氧化鎂質量為y
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
       73            44
      x×7.3%        4.4g
根據：

73

44

=

x×7.3%

4.4g

 解得x=100g
Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2H₂O
 58       73
 y      10g×7.3%
根據：

58

73

=

y

10g×7.3%

 解得y=0.58g 
氫氧化鎂的質量分數：

0.58g

9.8g

×100%≈5.9%  
答：水垢樣品中氫氧化鎂的質量分數為5.9%．
故答案為：不含Ca（OH）₂；（1）檢查裝置的氣密性；將殘留在裝置中的CO₂全部排入D、E裝置中充分吸收；（2）4.4g； A；【實驗方案3】5.9%．

點評：本題考查了常見物質成分的推斷，完成此題，可以依據物質的性質結合題干提供的信息進行．