30.(2020·湘潭)小华同学发现自家的水壶用久以后底部会附着一层白色固体,查阅资料后得知,水在加热或长久放置时,溶于水中的可溶性钙和镁的化合物会生成沉淀(水垢),于是他邀请同学小雪进行了以下实验探究。
探究一:自家的井水是软水还是硬水?
取少量井水样品于试管中,加入 ,振荡,出现大量浮渣,由此得出结论:自家的井水属于_____________。
探究二:白色固体的主要成分是什么?
【假设与猜想】猜想I:CaCO3
猜想Ⅱ: (填化学式)。
猜想Ⅲ:CaCO3和Mg(OH)2
【实验与探究】取少量白色固体样品(不考虑杂质和微溶物对实验的影响)于试管中,向其中加入足量稀盐酸,白色固体溶解,有 产生,根据以上现象,小华认为:猜想I正确。小雪认为小华的结论不严谨,理由是 。经过两人反复讨论,进一步设计了如下实验。
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
取上述实验中的上层清液于试管中,滴加足量NaOH溶液 | 无明显现象 | 猜想I成立 |
猜想Ⅲ成立 |
【拓展与迁移】取含有MgCl2和HC1的混合溶液165.8g于烧杯中,向其中缓慢加入200g溶质质量分数为8%的NaOH溶液,恰好完全反应后过滤得到沉淀和滤液,其中滤液的质量为360g。请计算:
(1)生成沉淀的质量是 克。
(2)原混合溶液中,MgCl2的质量是多少?(请写出具体的计算过程,下同)
(3)恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量分数是多少?(结果保留至0.1%)
【答案】探究一:肥皂水 硬水
探究二:【假设与猜想】Mg(OH)2
【实验与探究】气泡 白色固体是碳酸钙和氢氧化镁的混合物时,加入足量稀盐酸也产生气泡
产生白色沉淀
【拓展与迁移】(1)5.8 (2)9.5g (3)6.5%
【解析】探究一:取少量井水样品于试管中,加入肥皂水,振荡,出现大量浮渣,由此得出结论:自家的井水属于硬水。
探究二:【假设与猜想】白色固体的主要成分,可能是CaCO3,可能是Mg(OH)2,可能是CaCO3和Mg(OH)2;
【实验与探究】取少量样品,向白色固体中加入足量稀盐酸,白色固体溶解,有气泡产生,小华认为猜想Ⅰ正确;小雪认为小华的结论不严谨,理由是白色固体是碳酸钙和氢氧化镁的混合物时,加入足量稀盐酸也产生气泡;取上述实验中的上层清液中,滴加足量NaOH溶液,产生白色沉淀,说明溶液中含有氯化镁;
【拓展与迁移】(1)生成沉淀的质量是165.8g+200g﹣360g=5.8g;
(2)设氯化镁质量为x
MgCl2+2NaOH═Mg(OH)2↓+2NaCl
95 58
x 5.8g
答:原混合溶液中,MgCl2的质量是9.5g。
(3)氢氧化钠中的钠元素最终全部转化到氯化钠中,滤液中氯化钠质量是:
200g×8%×÷=23.4g,恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量分数是:。
答:恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量分数是6.5%。