Question

水是生命之源。硬水并不对健康造成直接危害，但是会给生活带来很多麻烦，比如用水器具上结水垢、肥皂和清洁剂的洗涤效率减低等。化学课外小组同学在老师的指导下对2份硬水样品进行研究，请你一同参与。

[实验一]软硬水的鉴别?

生活中硬水、软水可用_____区分，具体现象为____。

[实验二]如何区分永久性硬水和暂时性硬水?

[查阅资料]如果水中的可溶性物质是由碳酸氢钙[Ca(HCO₃)₂]和碳酸氢镁[Mg(HCO₃)₂]构成的，系暂时性硬水，可将其煮沸生成不溶性碳酸钙和氢氧化镁而沉淀软化。如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，系永久性硬水，加热不沉淀。

[实验与结论]小明得知2份硬水样品分别是永久性和暂时性的，于是设计下列实验加以区分。

实验编号	实验步骤	实验现象	实验结论
1	_____	有气泡产生	该硬水样品为暂时性硬水。写出该实验其中一个化学方程式____
2	①取水样，加入适量稀盐酸 ②____	①___ ②产生白色沉淀	该硬水样品为永久性硬水，且含有可溶性硫酸盐

结合以上实验。你觉得永久性硬水软化的方法可以是_____。

[查阅资料]暂时性硬水受热产生的水垢成分是碳酸钙和氢氧化镁。氢氧化镁受热易分解，生成两种氧化物;碳酸钙则需要更高的温度下才可以分解。

[实验与结论]小红取某水垢样品进行加热，加热过程中剩余固体的质量随加热时间的变化如图所示。

(1)ab段发生的化学反应方程式为_____。

(2)bc段固体质量没有减少的原因是_____。

(3)cd间任一点(不包括c、d两点)的剩余固体成分为______。

Answer

肥皂水 产生较多浮渣的为硬水，产生大量泡沫的为软水 取水样，加入适量稀盐酸 2HCl+Ca(HCO3)2=CaCl2+2H2O+2CO2↑或2HCl+Mg(HCO3)2=MgCl2+2H2O+2CO2↑ 取水样，加入适量硝酸钡溶液 无明显现象产生 加入化学物质，将离子变成沉淀除去 Mg(OH)2MgO+H2O 碳酸钙则需要更高的温度才可以分解，此时尚未达到碳酸钙的分解温度 氧化镁、氧化钙和剩余的碳酸钙（或CaCO3、MgO和CaO）

【解析】

实验一：

由于硬水中含有较多的钙镁离子，所以加入肥皂水后，会形成沉淀，形成浮渣，泡沫减少，而软水含有较少的钙镁离子，不能形成浮渣，泡沫较多。生活中硬水、软水可用肥皂水，区分，具体现象为产生较多浮渣的为硬水，产生大量泡沫的为软水；

实验二：

实验与结论：

1、暂时性硬水中含有碳酸氢盐，碳酸氢盐与盐酸可以反应生成盐、水和二氧化碳，因此可以看到气泡，碳酸氢钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式：2HCl+Ca（HCO3）2=CaCl2+2H2O+2CO2↑，碳酸氢镁与盐酸反应生成氯化镁、水和二氧化碳，反应的化学方程式：2HCl+Mg（HCO3）2=MgCl2+2H2O+2CO2↑

2、实验结论含有硫酸盐，硫酸根与钡离子可以生成白色沉淀硫酸钡，因此可以加入硝酸钡溶液，而可溶性硫酸盐与盐酸不反应，无明显现象。因此：

实验编号

实验步骤

实验现象

实验结论

1

取水样，加入适量稀盐酸

有气泡产生

该硬水样品为暂时性硬水。该实验其中一个化学方程式2HCl+Ca(HCO3)2=CaCl2+2H2O+2CO2↑或2HCl+Mg(HCO3)2=MgCl2+2H2O+2CO2↑

2

①取水样，加入适量稀盐酸

②取水样，加入适量硝酸钡溶液

①无明显现象产生

②产生白色沉淀

该硬水样品为永久性硬水，且含有可溶性硫酸盐

钙镁离子形成可溶性的硫酸盐，无法直接去除，结合以上实验。永久性硬水软化的方法可以是加入化学物质，将离子变成沉淀除去；

实验结论：

（1）根据题目可知水垢主要为氢氧化镁和碳酸钙，刚开始温度较低，氢氧化镁被加热分解，此时固体质量减小，氢氧化镁分解生成氧化镁和水。反应化学方程式为：Mg(OH)2MgO+H2O；

（2）bc段温度较低，无法使碳酸钙分解，而此时氢氧化镁已经全部分解，所以此时固体质量不再变化；故答案为：碳酸钙则需要更高的温度才可以分解，此时尚未达到碳酸钙的分解温度；

（3）cd段碳酸钙发生分解生成氧化钙和二氧化碳，此时固体中还含有氢氧化镁分解生成的氧化镁，所以固体为氧化镁、氧化钙和剩余的碳酸钙（或CaCO3、MgO和CaO）