1、由水垢引发的探究,八十一中学 化学组 龙金霞,茶具或水具用久以后会产生水垢，如不及时清除干净，经常饮用会引起消化、神经、泌尿、造血、循环等系统的病变而引起衰老，这是由于水垢中含有较多的有害金属元素如镉、汞、砷、铝等造成的。,科学家曾对使用过98天的热水瓶中的水垢进行过化学分析，发现有害金属元素较多：镉为0.034毫克、汞为0.44毫克、砷为0.21毫克、铝为0.012毫克。这些有害金属元素对人体危害极大。,图1,锅炉的水垢会浪费燃料，影响安全运行，缩短锅炉寿命等,查阅资料得知，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
2、和碱）。有关物质的溶解性见表1。 表1 部分钙、镁化合物溶解性表（20）,为了确定水垢中是否含Ca(OH)2，某同学作了如表2所示的实验探究1，你能根据他的实验现象得出什么结论？,表2 实验记录表,为了确定水垢中是否含Ca(OH)2，某同学作了如表2所示的实验探究1，你能根据他的实验现象得出什么结论？,表2 实验记录表,溶液中OH-的检验,1.酚酞试液2.紫色石蕊试液3.CuSO4溶液4.FeCl3溶液,看图说话，为了确定水垢中是否含MgCO3，某兴趣小组在老师的帮助下组装了如图2所示的装置来确定水垢中是否含MgCO3，请你说出下列仪器的名称和各装置的作用。（假设装置中各试剂均足量）,图2,A
3、,B,碱石灰,E,F,C,D,该同学做了如表3所示的实验，并记录相关数据，请思考下列问题。（每一步完全反应）,表3 实验记录表,项 目 攻 关,相对原子质量:Ca-40 C-12 O-16 Mg-24 H-1 Cl-35.5项目1：假如水垢的成分都是CaCO3，它与足量的稀盐酸反应 能生成CO2多少克？假如CO2全部都是CaCO3生成的，那需要CaCO3多少克？根据以上计算，你能得出什么结论？项目2：假如要制取1.25g的CO2，需要多少克HCl与足量的CaCO3反应？如果改用MgCO3呢？通过以上计算，你发现什么规律？当另外称取2.5g的水垢样品与稀盐酸恰好完全反应时，测得消耗的3.65%的
4、稀盐酸超过了56.82g，这说明了什么呢？,项目1：假如水垢的成分都是CaCO3，它与足量的稀盐酸反应能生成CO2多少克？假如CO2全部都是CaCO3生成的，那需要CaCO3多少克？根据以上计算，你能得出什么结论？,解：设2.5g CaCO3生成的CO2的质量为xCaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 100 44 2.5 g x 100 44 = 2.5g x x =1.1g,设生成1.25g CO2需要的CaCO3质量为yCaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 100 44 y 1.25g 100 44 = y 1.25g Y =2.84
5、g结论：水垢中含有CaCO3和MgCO3,项目2：假如要制取1.25g的CO2，需要多少克HCl与足量的CaCO3反应？如果改用MgCO3呢？通过以上计算，你发现什么规律？当另外称取2.5g的水垢样品与稀盐酸恰好完全反应时，测得消耗的3.65%的稀盐酸超过了56.82g，这说明了什么呢？,解：设制取1.25g CO2，需要X质量HCl与足量的CaCO3反应。CaCO3 + 2HCl = CaCl2+ H2O +CO2 73 44 X 1.25g 73 44 = X 1.25g X =2.074g消耗3.65%的稀盐酸的质量：2.074g3.65=56.82g,解：设制取1.25g CO2，需要
6、X质量HCl与足量的MgCO3反应。MgCO3 + 2HCl = MgCl2+ H2O +CO2 73 44 X 1.25g 73 44 = X 1.25g X =2.074g消耗3.65%的稀盐酸的质量：2.074g3.65=56.82g结论：水垢中除了含有CaCO3和MgCO3，还含有Mg(OH)2,拓 展,厨房中的食醋可以出去水垢（见图3），这主要是因为食醋中含有的乙酸具有酸性，乙酸可用HAc表示，如，与氢氧化镁的反应可表示为 2HAc + Mg(OH)2 = Mg(Ac)2 + 2H2O 则醋酸与水垢中MgCO3反应的化学方程式为 2HAc + MgCO3 = Mg(Ac)2 + H2
7、O + CO2 ,生活中可以用食醋除去水垢,图3 生活小贴士,生活小常识：特殊人群如何合理补钙,1、根据你对补钙产品的调查和已有的化学知识，判断下列物质可以作为补钙品直接服用的是（ ）（填字母）。 A、氧化钙 B、氢氧化钙 C、葡萄糖酸钙答案：C2、目前市场上的补钙产品很多，请你再举出一名补钙产品的名称（ ） （不能使用本题中已经出现过的名称）钙尔奇3、目前市场上的补钙药剂很多。图4是某品牌补钙药品的部分说明书。如果按用量服用，则每天补充钙元素的质量为（ ） A、0.5g B、1g C、1.25g D、0.25g答案：A 图4 部分说明书,生活中好的补钙方法,图5 生活小贴士,生活小贴士：最廉
8、价、数量最好的补钙方法，食用浸泡蛋壳的食醋。,生活小常识,某化学兴趣小组通过查阅资料得知：1、菠菜含有丰富的铁、草酸盐、碳酸盐等，豆腐中含有丰富的蛋白质和钙盐；2、人体结石的主要成分是草酸钙（CaC2O4)；3、醋酸不与草酸钙反应，但能与碳酸钙反应生成可溶性盐等。根据以上信息你认为“菠菜豆腐不能同食”的原因可能是菠菜中草酸盐与豆腐中钙盐反应生成草酸钙,实验探究：探究菠菜中的部分成分,图6 实验流程,2、弃去残渣,3、足量CaCl2溶液,4足量醋酸,（1）步骤3中加入足量的CaCl2溶液的目的 。（2）已知气体C能使澄清石灰水变浑浊，醋酸的化学式用HAC表示，写出步骤的化学反应方程式 。沉淀A、
9、B的质量关系为：m（A） m（B）（填“”、“或“”）。（3）白色沉淀B的化学式为 ，由此可见菠菜豆腐不能同食。以下饮食观点正确的是 （填字母） A禁吃菠菜 B高钙牛奶可与菠菜同食C菠菜烹饪时可用开水烫，可降低草酸盐含量答案：（1）使溶液M中的草酸盐、碳酸盐完全沉淀（2）CaCO3+2HAc=Ca（Ac）2+H2O+CO2 （3）CaC2O4 C,图7 生活小贴士,生活小贴士：在烹饪富含有钙的食物如虾皮、骨头、田螺等时，应适当放点醋，有助于钙质溶解，利于人体吸收与利用。常吃点含柠檬酸的水果，如柠檬、柑桔、梅子等也有助于钙的吸收。,深度探究,某草酸钙晶体（CaC2O4xH2O）热分解研究按下图装
10、置将草酸钙晶体样品高温加热，使其完全分解，对所得气体产物进行探究（假设装置中各试剂均足量）（4）反应开始前通入氮气的目的是 。装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有 ，C、F中澄清石灰水变浑浊，E中CuO变红，说明产物还有 和 ，经检验A中残留固体为氧化物。对上述装置从环保角度提一个改进建议 。答案排近装置内的空气（防止CO还原CuO时发生爆炸） H2O CO2、CO 在装置F后增加尾气处理装置,深度探究,（5）某研究所利用SDT Q600热分析仪对草酸钙晶体（CaC2O4xH2O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量分解温度的关系如右图。800以上时，固体成分的化学式为 。计算CaC2O4xH2O 中的x（写出计算过程，CaC2O4 的相对分子质量：128）。残留固体为CaC2O4时的温度范围 ，写出固体质量由12.8g变为10.0g时的化学方程式 答案（5）CaO x=1 200400 高温CaC2O4=CaCO3+CO,谢谢！,
