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，在加热的条件下，这些离子趋于生成溶解

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，在加热的条件下，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：

阴离子阳离子	OH-	CO32-	HCO3-
Ca2+	微溶	不溶	可溶
Mg2+	不溶	微溶	可溶

【提出猜想】
猜想一：水垢的成分是______
猜想二：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂
猜想三：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、MgCO₃
猜想四：水垢的成分是CaCO₃、Mg（OH）₂、Ca（OH）₂、MgCO₃
【方案设计】
方案一：确定水垢中是否含有氢氧化铜；方案二：确定水垢中是否含有碳酸镁．
【实验步骤】
（1）

实验步骤	实验现象	实验结论
在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌、过滤，再往滤液中______	______	水垢中含有氢氧化钙

（2）利用如图实验装置完成方案二的探究，其主要实验步骤如下：

Ⅰ．称量D、E装置的总质量为400.00 g．
Ⅱ．按如图组装后，将3 g水垢样品放入锥形瓶中，加入足量稀盐酸至锥形瓶中不再产生气泡，关闭分流漏斗活塞．
Ⅲ．打开止水夹K，从导管a处缓缓放入空气，一段时间后称量装置D、E的总质量为401.54g（碱石灰的主要成分为CaO和NaOH，不考虑装置内空气对实验的影响）．
根据实验回答下列问题：
①加入样品前应______，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______．
②装置D中反应的化学方程式为______．
③装置B中生成CO₂的质量为______g，水垢中______含MgCO₃．
A．一定   B．一定不   C．可能．

Answer 1

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，故水垢的主要成分包括：CaCO₃、Mg（OH）₂
实验1：确定水垢中是否含有氢氧化钙，选用二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀而使溶液变浑浊，故填：

实验步骤	实验现象	实验结论
在少量研碎的水垢中加入适量的蒸馏水充分搅拌、过滤，再往滤液中 通入二氧化碳	变浑浊	水垢中含有氢氧化钙

（2）①通过产生的二氧化碳来确定碳酸钙的存在，则必须保证装置的气密性良好，C中盛有的是浓硫酸，浓硫酸能除去二氧化碳中的水，反应结束后打开止水夹K，缓缓鼓入空气的目的是 把B中的二氧化碳气体全部通入DE中，故填：检查装置的气密性，除去二氧化碳中的水，把B中的二氧化碳气体全部通入DE中；
②氢氧化钠能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，故填：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
③生成二氧化碳的质量为：401.54g-400.00g=1.54g，设碳酸钙的质量为x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                  1.54g
(100)/(x)＝(44)/(1.54g)
x=3.5g
水垢中如不含碳酸镁，则碳酸钙的质量为3.5g，而水垢的质量是3g，故一定含有碳酸镁，故填：1.54，A