Question

（2012?崇安區二模）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，并回答相關問題．
[查閱資料]天然水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-等離子，在加熱條件下，這些離子趨于生成溶解度更小的物質----水垢（主要成份為碳酸鹽和堿）．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

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 溶液	有 白色沉淀 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．按上圖組裝后，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，一段時間后稱量裝置D、E的總質量為401.54g（堿石灰主要成份為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

，裝置C的作用是

吸水

，反應結束后打開止水夾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

②裝置D中的化學方程式為

CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O

③裝置B中生成CO₂的質量為

1.54

g，水垢中

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

條件時，水垢中一定含有Mg（OH）₂．

Answer 1

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]根據碳酸鈣難溶于水，氫氧化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鈉的性質回答．
[實驗討論]①使用或制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，反應后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，碳酸鹽的水溶液呈堿性，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]根據碳酸鈣難溶于水，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淀和氫氧化鈉，由于有沉淀生成，所以氫氧化鈣．
[實驗討論]①使用或制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的作用干燥二氧化碳氣體；反應前通入空氣是為了排除裝置中原空氣中的二氧化碳，反應后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；白色沉淀； 
（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．