Question

請你參與某校學習小組進行的以下研究性學習的過程，并協助完成相關任務．
【研究課題】探究熱水壺底部水垢的主要成分
【查閱資料】該小組同學通過查閱資料知道：
①天然水中一般都含有Ca²⁺、Mg²⁺、等離子．
②在加熱條件下，這些離子趨于生成溶解度更小的物質，即水垢．（主要成分為碳酸鹽、堿等物質的混合物）．
③堿石灰的化學成分是CaO與NaOH的混合物，可吸收水分和酸性氣體（如二氧化碳）．
④有關物質的溶解性如下：

物質	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】水垢的主要成分一定含有Mg（OH）₂和______，可能含有Ca（OH）₂和______．
【設計方案】（1）甲同學在燒杯中放入少量研碎的水垢，加入適量蒸餾水充分攪拌，取上層清液加入______，沒有白色沉淀產生，說明水垢中無Ca（OH）₂．
（2）乙同學設計了下列實驗裝置，進一步確定水垢中是否含有碳酸鹽的成分．其主要實驗步驟如下：
①按下圖組裝儀器，檢查裝置氣密性，再將50g水垢試樣放入錐形瓶中，并加入足量某酸溶液；
②測量一定時間內干燥管內物質增加的質量；
③待錐形瓶中不再產生氣泡時，打開活塞B，從導管A處緩緩放入一定量的空氣；
④再次稱量干燥管內物質增加的質量；
⑤重復③和④的操作，直至干燥管內物質質量不變，并稱得干燥管質量增加了24g．

討論：
a．步驟①所加的酸溶液是______．
b．從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣時，裝置Ⅰ的作用是______．
c．研究性學習小組的同學通過簡單計算，認為水垢中一定含有MgCO₃，理由是______．
【實驗結論】通過上述探究可知：水垢的主要成分有______．

Answer 1

【答案】分析：根據物質的溶解性考慮沉淀一定含有的成分和可能含有的成分；根據能與氫氧化鈣反應產生沉淀考慮需要的物質是碳酸鹽；根據硫酸（鹽酸）與碳酸鈣反應的現象不同考慮；本題測定碳酸鹽主要是通過碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳來測定，最后裝置內有二氧化碳，要通過空氣將二氧化碳排到裝置的右端要考慮空氣中二氧化碳的影響，根據碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳的質量與碳酸鎂與鹽酸反應生成二氧化碳的質量大小判斷是否含有碳酸鎂．
解答：解：水垢屬于沉淀下來的物質，所以不溶物質一定有，微溶物質可能有；根據加入試劑后沒有白色沉淀產生，說明水垢中無Ca（OH）₂，說明該試劑能與氫氧化鈣反應產生沉淀，所以屬于可溶性碳酸鹽，可以是碳酸鈉；由于硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶于水，反應會停止，所以步驟①所加的酸溶液是稀鹽酸；本題測定碳酸鹽主要是通過碳酸鹽與酸反應產生二氧化碳來測定，最后裝置內有二氧化碳，要通過空氣將二氧化碳排到裝置的右端，為了排除空氣中二氧化碳的干擾，必須通過一種試劑將空氣中二氧化碳吸收；根據直至干燥管內物質質量不變，并稱得干燥管質量增加了24g，說明生成二氧化碳24g，假設50 g水垢全部為CaCO₃，則產生CO₂的質量應為22 g，所以水垢中一定含有碳酸鎂；根據開始知道一定含有Mg（OH）₂、CaCO₃，又根據計算還存在碳酸鎂，所以成分為Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃．
故答案為：【提出猜想】CaCO₃MgCO₃
【設計方案】（1）Na₂CO₃溶液  （2）a．稀鹽酸  b．除去空氣中的CO₂c．假設50 g水垢全部為CaCO₃，則產生CO₂的質量應為22 g，而實驗測得生成的CO₂質量＞22 g
【實驗結論】Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃
點評：通過回答本題知道了水垢的主要成分有Mg（OH）₂、CaCO₃、MgCO₃，在除水垢時用酸來除，一般用醋來除水垢．