Question

我區(qū)某中學化學研究性學習小組為了探究水垢的成因和主要成分，從教材和互聯(lián)網(wǎng)上查得如下資料：
Ⅰ．鍋爐用水硬度高了十分危險，因為鍋爐內(nèi)結垢后不僅浪費燃料，而且會使鍋爐內(nèi)管道局部過熱，易引起管道變形或損壞，嚴重時還可能引起爆炸．
Ⅱ．用適量的鹽酸可以將熱水瓶膽壁上的水垢[主要成分是Mg（OH）₂和CaCO₃]除去．
Ⅲ．天然水中一般都含有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(zhì)--水垢．
（1）小李同學對該井水進行如下探究，其做法及結論合理的是______．（填序號）
A、用燒杯取少量該井水，加入適量肥皂水，攪拌，發(fā)現(xiàn)有較多浮渣產(chǎn)生，說明該井水為硬水．
B、用燒杯取少量井水，加入一定量活性炭，攪拌、過濾，可吸附井水中的鈣、鎂離子，并使井水軟化．
C、取較多井水，加熱煮沸，煮沸后的井水硬度降低．
（2）某同學為了粗略測定某鍋爐水垢中CaCO₃的質(zhì)量分數(shù)，取6.0g 樣品，逐滴加入稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣泡為止，共生成2.2g CO₂氣體．試計算樣品中CaCO₃的質(zhì)量分數(shù)．
（3）若要計算上述反應所消耗的鹽酸溶液的質(zhì)量分數(shù)，題中還缺少的一個數(shù)據(jù)是______．
（4）乙同學設計了下列實驗裝置進一步探究水垢的成分．其主要操作步驟如下：
①按圖組裝儀器，將50g水垢試樣放入錐形瓶中，加入足量某酸溶液；
②測量一定時間內(nèi)干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量（見下列曲線）；
③待錐形瓶中不再產(chǎn)生氣泡時，打開活塞B，從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣；
④再次稱量干燥管內(nèi)物質(zhì)增加的質(zhì)量；
⑤重復③和④的操作，直至干燥管內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量不變．

研究性小組的同學通過簡單計算，認為水垢中一定含有少量MgCO₃，理由是______．

Answer 1

解：（1）通常使用肥皂水區(qū)別硬水與軟水，由于井水有較多浮渣產(chǎn)生，可判斷該井水為硬水；活性炭只能除去水中有色、有味雜質(zhì)而不能減少鈣、鎂離子含量，即不能使用活性炭來降低水的硬度；通過加熱可使水中鈣、鎂離子形成沉淀而減小水的硬度；故AC的做法及結論合理；
故答案為：AC；
（2）設6.0g鍋爐水垢樣品中CaCO₃的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 44
x 2.2g
x=5.0g
鍋爐水垢樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)=×100%=83.3%
答：鍋爐水垢樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為83.3%．
（3）根據(jù)反應生成二氧化碳的質(zhì)量可計算中所使用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量，但因缺少稀鹽酸溶液的質(zhì)量而不能計算出稀鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)；
（4）由實驗數(shù)據(jù)可得，反應放出二氧化碳的質(zhì)量為24g；假設50g水垢全部為碳酸鈣，設與鹽酸反應所產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 44
50g y
= y=22g＜24g
即使水垢全部為碳酸鈣，與鹽酸完全反應后所產(chǎn)生二氧化碳質(zhì)量還小于實驗中所測定的二氧化碳氣體，因此，水垢中應含有能產(chǎn)生出更多二氧化碳的碳酸鎂；
故答案為：
（3）稀鹽酸的質(zhì)量（其他合理答案也可）；
（4）即使50g水垢全部為CaCO₃，產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量應為22g，而實驗測得生成的CO₂質(zhì)量＞22g．
分析：（1）分析做法的目的，根據(jù)所進行的操作或所選用的藥品，判斷是否可達到最初設想；
（2）根據(jù)反應的化學方程式，由生成二氧化碳的質(zhì)量計算樣品中碳酸鈣的質(zhì)量，求得樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)；
（3）根據(jù)計算溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的方法，推斷還缺少的計算數(shù)據(jù)；
（4）根據(jù)題意，干燥管因吸收二氧化碳質(zhì)量增加，根據(jù)所測得增加量可得到反應放出二氧化碳的質(zhì)量，通過計算比較水垢中碳酸鈣放出二氧化碳質(zhì)量與所測得二氧化碳質(zhì)量的關系，對判斷進行解釋．
點評：本題是借助于數(shù)學模型，利用圖表的方式來分析和解決化學計算中的有關問題，要求學生有較強的識圖能力和數(shù)據(jù)分析能力．