【题目】浴室喷头长时间使用会有白色固体附着，俗称水垢。这是因为硬水中含有较多的可溶性的碳酸氢钙【Ca(HCO3)2】,还含有可溶性的碳酸氢镁【Mg(HCO3)2】。查阅资料，加热时会产生难溶性的固体。其中碳酸氢钙【Ca(HCO3)2】受热易分解，生成难溶性的化合物、气体等物质。某小组想探究碳酸氢钙受热分解后产物的成分。

【提出猜想】猜想1．难溶性化合物可能是CaCO3；猜想2．气体可能是H2、CO、CO2 。

【方案设计】请你设计实验，帮助该组同学确定难溶物的成分。

实验步骤

实验现象

结论

_____

_______

难溶物是CaCO3

【实验探究】该组同学设计如图实验，继续探究气体的成分。

操作1．加热A装置，一段时间后，B装置中的澄清石灰水变浑浊。

操作2．在a处用燃着的木条检验，无明显现象。

【实验结论】结论1．碳酸氢钙分解产生的气体是____________；

结论2．碳酸氢钙受热分解的化学方程式为_____________________________。

【反思评价】有同学提出：硬水中可溶性的碳酸氢镁【Mg(HCO3)2】受热也会产生不溶性的固体，那水垢的成分中还有什么物质？根据上述探究，该组同学设计如下图装置进一步实验。（已知碱石灰主要成分为CaO和NaOH）

【实验测定】 步骤如下：

①按图组装仪器，先_____________，再将50g水垢样品放入锥形瓶中。

②打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气。

③逐滴加入足量稀盐酸，待锥形瓶中出现气泡不再产生现象时，停止滴加稀盐酸。

④打开止水夹K，从导管a处缓缓鼓入一定量的空气；

⑤称量D瓶内物质增加的质量，直至D瓶内物质质量不变；

⑥测量滴加稀盐酸体积与D瓶内物质增加质量的关系如下图曲线所示。

【讨论交流】

①A装置中的NaOH溶液的作用是____________________，若没有A装置，D装置中的质量将_______________（填“偏大”、“不变”或“偏小”）。

②C装置中浓硫酸的作用是__________________，E装置的作用是____________________。

③分析曲线图，通过计算可知：水垢中一定含有（化学式）________，理由是________________。

④查阅资料：水垢的主要成分有CaCO3、MgCO3和Mg(OH)2三种成分，三种物质加热后均能生成两种氧化物。小组同学提出探究水垢中氢氧化镁的质量分数：另取质量为50g的水垢试样，放入试管中加热至质量不再减少为止，测得二氧化碳24 g，残留固体25.1g。结合以上数据，确定水垢样品中氢氧化镁的质量分数为_______________。（结果保留小数点后一位）

参考答案：

【答案】 取样，滴加稀盐酸 有气泡产生 CO2 Ca(HCO3)2 CaCO3 ↓+ CO2↑+H2O 检查装置气密性 吸收鼓入空气中的二氧化碳 偏大 吸水干燥 吸收外界空气中CO2 和H2O MgCO3 （或CaCO3和MgCO3） 若只有CaCO3则50g只能生成CO222g，测定生成的CO224g，则一定还有MgCO3 5.8%

【解析】 (1).碳酸盐能与酸反应生成二氧化碳，所以 取样，滴加稀盐酸，有气泡产生，可证明难溶物是CaCO3； (3). ．碳酸氢钙分解产生气体CO2 、碳酸钙、水；反应方程式为：Ca(HCO3)2 CaCO3 ↓+ CO2↑+H2O ； (5). 做实验时要先检查装置气密性，然后再加入药品； (6). A装置中的NaOH溶液的作用是吸收鼓入空气中的二氧化碳，因二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水； (7). 若没有A装置，D装置将吸收空气中的二氧化碳，导致质量偏大 (8). 浓硫酸有吸水性，可吸水干燥二氧化碳； (9). E装置的作用是吸收外界空气中CO2 和H2O ；D装置中的质量将吸收空气中的二氧化碳，导致质量偏大 (10). 水垢的成分是碳酸钙和氢氧化镁；每碳酸钙完全反应生成44g二氧化碳，每84g碳酸镁完全反应生成44g二氧化碳，因为若只有CaCO3则50g只能生成CO222g，测定生成的CO224g，则一定还有MgCO3 (12). 碳酸镁在加热条件分解生成氧化镁和二氧化碳，碳酸钙在加热条件下生成二氧化碳和氧化钙，氢氧化镁加热条件下分解生成氧化镁和水；所以加热后减少的是水的二氧化碳的总量；质量为50g的水垢试样，放入试管中加热至质量不再减少为止，残留固体25.1g ，则生成二氧化碳和水的总量为：50g-25.1g=24.9g,测得二氧化碳24 g，所以水的质量为0.9g。氢氧化镁可看做MgOH2O，氢氧化镁的质量为：0.9g÷（18÷58×100%）=2.9g；水垢样品中氢氧化镁的质量分数为2.9g ÷50g×100%=5.8%。

关闭