Question

10．某自來水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、HCO₃^-、SO₄^2-、Cl^-，長期燒煮上述自來水會在鍋爐內(nèi)形成水垢．鍋爐水垢不僅耗費燃料，而且有燒壞鍋爐的危險，因此要定期清除鍋爐水垢．已知部分物質(zhì)20℃時的溶解度數(shù)據(jù)為

物質(zhì)	Mg（OH）2	CaCO3	MgCO3	Ca（OH）2	CaSO4	MgSO4
$\frac{溶解度}{g/100g{H}_{2}O}$	9.0×10-4	1.5×10-3	1.0×10-2	1.7×10-1	2.1×10-1	26.7

（1）請用化學(xué)方程式表示鍋爐中的水垢含有Mg（OH）₂的原因：Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+H₂O+CO₂↑，MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑．
（2）鍋爐中的水垢所含有的CaSO₄不能直接用酸除去，需要加入試劑X，使其轉(zhuǎn)化為易溶于鹽酸的物質(zhì)Y而除去．試劑X是C（填序號）．
A、食醋　　　　B、氯化鋇　　C、碳酸鈉　　D碳酸氫鈉
CaSO₄能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)Y 的原因是（用文字敘述）碳酸鈣的溶解度小于硫酸鈣的溶解度．
（3）除含CaSO₄、Mg（OH）₂外，鍋爐水垢中還可能含有的物質(zhì)是（寫化學(xué)式）MgCO₃和CaCO₃．
（4）水中的Ca²⁺、Mg²⁺可以用一定濃度的M溶液進行測定，M與Ca²⁺、Mg²⁺都以等物質(zhì)的量進行反應(yīng)．現(xiàn)取含Ca²⁺濃度為0.40g/L的自來水樣10mL，至錐形瓶中進行滴定，達到終點時，用去了濃度為0.01mol/L的M溶液20.00mL，則該自來水樣中Mg²⁺的物質(zhì)的量濃度是0.01mol/L．

Answer 1

分析 （1）在水中加熱時Mg（HCO₃）和MgCO₃會轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂；
（2）CaSO₄與酸不反應(yīng)，必須先轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，再加酸除去；
（3）根據(jù)自來水中的離子成分進行分析鍋爐水垢中還可能含有的物質(zhì)；
（4）根據(jù)Ca²⁺濃度求出其質(zhì)量和物質(zhì)的量，再根據(jù)M與Ca²⁺、Mg²⁺都以等物質(zhì)的量進行反應(yīng)，求算Mg²⁺的物質(zhì)的量及濃度．

解答 解：（1）Mg（OH）₂溶解度小于MgCO₃，在加熱時，MgCO₃易轉(zhuǎn)化生成Mg（OH）₂，通過質(zhì)量守恒定律可推測出反應(yīng)方程式：Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+H₂O+CO₂↑，MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Mg（OH）₂+CO₂↑
故答案為：Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+H₂O+CO₂↑，MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Mg（OH）₂+CO₂↑；
（2）CaSO₄與酸不反應(yīng)，必須先轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，再加酸除去，所以要先加入碳酸鈉；CaSO₄能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)碳酸鈣的原因是碳酸鈣的溶解度小于硫酸鈣的溶解度，
故答案為：C；碳酸鈣的溶解度小于硫酸鈣的溶解度；
（3）由于自來水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、HCO₃^-、SO₄^2-、Cl^-，所以加熱過程中會生成CaSO₄、Mg（OH）₂、MgCO₃和CaCO₃，
故答案為：MgCO₃和CaCO₃；
（4）10mL自來水樣中Ca²⁺的質(zhì)量為0.40g/L×10×10^-3L=4×10^-3g，則n（Ca²⁺）=$\frac{m}{M}$=$\frac{4×1{0}^{-3}g}{40g/mol}$=1×10^-4mol，
已知M與Ca²⁺、Mg²⁺都以等物質(zhì)的量進行反應(yīng)，所以n（Ca²⁺）=n（M）-n（Ca²⁺）=0.01mol/L×20×10^-3L-1×10^-4mol=1×10^-4mol，
所以c（Mg²⁺）=$\frac{n}{V}$=$\frac{1×1{0}^{-4}mol}{10×1{0}^{-3}L}$=0.01mol/L；
故答案為：0.01mol/L．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點，涉及離子濃度的求算、新信息處理能力及書寫化學(xué)方程式的能力，正確把握信息的獲取和解答是解本題關(guān)鍵，題目難度不大．