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化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究,请完成以下活动并回答问题.[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--
题目详情
化学小组对热水壶底部水垢的主要成分进行了如下探究,请完成以下活动并回答问题.
[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(主要成分为碳酸盐和碱).有关物质的溶解性见表
[提出猜想]水垢的主要成分中一定含有______和______,可能含有Ca(OH)2和MgCO3(填化学式).
[设计方案]实验1:确定水垢中是否含Ca(OH)2和CaCO3
实验2:确定水垢中是否含MgCO3利用下列实验装置,完成实验2探究.其主要实验步骤如下:
称量D、E装置总质量为600.00g,按上图组装后,将2.50g水垢试样放入锥形瓶中,加入足量稀盐酸溶液,待锥形瓶中不再产生气泡时,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601.25g(碱石灰主要成分为CaO和NaOH,不考虑装置内空气对实验的影响).
[实验讨论](1)加入样品前还应______,装置B中盛放稀盐酸的仪器名称为______,装置C的作用是______,反应结束后打开止水夹K,缓缓鼓入空气的目的是______,装置A的作用是______,A、B装置之间设置干燥装置(填:“要”、“不要”),______理由是______.
(2)装置B中生成气体的化学方程式为______(只要求写一种),装置D中的化学方程式为______.
(3)装置B中生成CO2的质量为______g.通过计算说明水垢中______含MgCO3(填字母).
A. 一定B. 一定不C. 可能D. 无法确定
计算过程(已知物质相对分子质量 CaCO3:100 MgCO3:84):
实验3:确定水垢中是否含有Mg(OH)2另取质量为2.50g的水垢,加入3.65%的稀盐酸与之反应,测得消耗稀盐酸w g..结合以上实验结论,判断w的值满足______条件时,水垢中一定含有Mg(OH)2(请通过计算说明).
[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(主要成分为碳酸盐和碱).有关物质的溶解性见表
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 |
[设计方案]实验1:确定水垢中是否含Ca(OH)2和CaCO3
实验步骤 | 实验现象 | 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,在滤液里加入 Na2CO3溶液. | 没有白色沉淀产生 | ______ |
称量D、E装置总质量为600.00g,按上图组装后,将2.50g水垢试样放入锥形瓶中,加入足量稀盐酸溶液,待锥形瓶中不再产生气泡时,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601.25g(碱石灰主要成分为CaO和NaOH,不考虑装置内空气对实验的影响).
[实验讨论](1)加入样品前还应______,装置B中盛放稀盐酸的仪器名称为______,装置C的作用是______,反应结束后打开止水夹K,缓缓鼓入空气的目的是______,装置A的作用是______,A、B装置之间设置干燥装置(填:“要”、“不要”),______理由是______.
(2)装置B中生成气体的化学方程式为______(只要求写一种),装置D中的化学方程式为______.
(3)装置B中生成CO2的质量为______g.通过计算说明水垢中______含MgCO3(填字母).
A. 一定B. 一定不C. 可能D. 无法确定
计算过程(已知物质相对分子质量 CaCO3:100 MgCO3:84):
实验3:确定水垢中是否含有Mg(OH)2另取质量为2.50g的水垢,加入3.65%的稀盐酸与之反应,测得消耗稀盐酸w g..结合以上实验结论,判断w的值满足______条件时,水垢中一定含有Mg(OH)2(请通过计算说明).
▼优质解答
答案和解析
[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,由于没有沉淀生成,所以无氢氧化钙.
[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;装置B中盛放稀盐酸的仪器是加入液体药品用的,有开关,为分液漏斗;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;氢氧化钠能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,A的作用是吸收空气中的二氧化碳;A、B装置之间没有设置干燥装置,因为二氧化碳进入D装置前有气体干燥装置C.
(2)根据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)根据装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.25g;
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2.50g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2.50g全为碳酸镁,消耗盐酸59.5g,即如没有氢氧化镁,2.50g水垢最多消耗盐酸为59.5g,w>59.5g时,定有氢氧化镁.
故答案为:查阅资料:CaCO3;Mg(OH)2;实验一:一定不含量Ca(OH)2;一定含CaCO3;(1)实验二:检查装置气密性;分液漏斗;干燥二氧化碳气体;使反应产生二氧化碳被D、E完全吸收;除去空气中二氧化碳;不要;因为二氧化碳进入D装置前有气体干燥装置C;(2)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;(3)1.25g;A;实验3:w>59.5g.
[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,由于没有沉淀生成,所以无氢氧化钙.
[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;装置B中盛放稀盐酸的仪器是加入液体药品用的,有开关,为分液漏斗;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;氢氧化钠能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水,A的作用是吸收空气中的二氧化碳;A、B装置之间没有设置干燥装置,因为二氧化碳进入D装置前有气体干燥装置C.
(2)根据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)根据装置D的增重判断生成的二氧化碳的质量为1.25g;
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2.50g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2.50g全为碳酸镁,消耗盐酸59.5g,即如没有氢氧化镁,2.50g水垢最多消耗盐酸为59.5g,w>59.5g时,定有氢氧化镁.
故答案为:查阅资料:CaCO3;Mg(OH)2;实验一:一定不含量Ca(OH)2;一定含CaCO3;(1)实验二:检查装置气密性;分液漏斗;干燥二氧化碳气体;使反应产生二氧化碳被D、E完全吸收;除去空气中二氧化碳;不要;因为二氧化碳进入D装置前有气体干燥装置C;(2)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;(3)1.25g;A;实验3:w>59.5g.
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