某校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相关问题．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

Question

某校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相关问题．
【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下表：
部分钙、镁化合物溶解性表（20℃）

	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

【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	___

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200.0g，按上图组装后，将2.5g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201.25g（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”），其理由是___．
（2）装置B中生成气体的化学反应方程式为___（只要求写一种）
装置D中的化学反应方程式为___．
（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CaCO₃相对分子质量为100、MgCO₃相对分子质量为84）：
实验3：确定水垢中是否含有Mg（OH）₂
另取质量为2.50g水垢，加3.65%稀盐酸与之反应，测得消耗稀盐酸w g．结合以上实验，判断当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）．

Answer 1

【提出猜想】由题中溶解性表知碳酸钙和氢氧化镁不溶于水，其余的氢氧化钙、碳酸镁微溶，碳酸氢钙和碳酸氢镁都溶于水，故水垢的主要成分中一定含有：CaCO₃、Mg（OH）₂故填：CaCO₃；Mg（OH）₂；
【设计方案】
实验1：氢氧化钙溶液能和碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，所以

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	没有氢氧化钙

故填：没有氢氧化钙；
【实验讨论】：（1）因为实验需要测定生成的二氧化碳的质量，需要保证装置不漏气，所以需要检查装置的气密性；装置B中盛放稀盐酸的仪器名称为分液漏斗；浓硫酸具有吸水性，所以装置C的作用是除去二氧化碳中含有的水蒸气；反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气是为了将装置中的二氧化碳全部吸收；装置A的作用是吸收空气中的二氧化碳．A、B装置之间不要设置干燥装置，其理由是C装置可以除去二氧化碳的水蒸气；
故填：检查装置的气密性；分液漏斗；除去二氧化碳中含有的水蒸气；将残留在装置中的二氧化碳全部排入D、E装置中充分吸收；吸收空气中的二氧化碳；
C装置可以除去二氧化碳的水蒸气；
（2）装置B中是碳酸钙能与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，而D中是二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水；故填：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
（3）反应前后D、E装置的质量差为：604.4g-600g=4.4g，设生成4.4g二氧化碳需要碳酸钙的质量为x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                    4.4g
(100)/(x)=(44)/(4.4g)
解得x=10g，而水垢的质量为9.8g，故一定含有能生成二氧化碳的碳酸镁存在；故填：4.4；A；
实验3：由实验2可知：2.5g水垢与盐酸反应生成1.25g二氧化碳；据碳酸钙、碳酸镁与盐酸反应方程式可知生成1.25g二氧化碳恰好需要3.65%的稀盐酸的质量；
设需要稀盐酸的质量是x，由CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，MgCO₃+2HCl=MgCl₂+H₂O+CO₂↑可知：
2HCl～CO₂
73       44
3.65%×x 1.25g
(73)/(3.65%×x)=(44)/(1.25g)
x=56.8g
由CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，MgCO₃+2HCl=MgCl₂+H₂O+CO₂↑，Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O可知：
CaCO₃～2HCl～MgCO₃～Mg（OH）₂；
100     73   84     58
可知：等质量的碳酸镁、碳酸钙、氢氧化镁，氢氧化镁消耗盐酸质量最多，所以当实际消耗盐酸质量大于56.8时，水垢中一定含有氢氧化镁．故填：w>56.8．