燒水壺中水垢的探究

河北省隆化縣第四中學 黃 珊

化學是一門實驗學科，一方面提供給學生未來發展所需的最基礎的化學知識和技能，培養學生運用化學知識和科學方法分析和解決簡單問題的能力；另一方面使學生從化學角度逐步認識自然與環境的關系，分析有關的社會現象。從學生的認知層面上分析，他們正處于感性認識上升到理性認識的階段。在不斷積累新知識的基礎上，學生學習知識的特點是從定性到定量，從宏觀到微觀。隨著知識之間的聯系不斷增加，學生應用知識解決問題的能力會不斷提高。一次，學生興致勃勃地朝我跑來，問道：“老師，燒水壺使用一段時間后會出現很多白色固體，而且不容易除掉，它們的成分到底是什么呢？”于是，我們一起圍繞燒水壺中的水垢進行了相關探究。

【提出問題1】燒水壺中水垢的主要化學成分是什么？

【查閱資料】水垢，俗稱“水銹”“水堿”，白色或黃白色固體，主要成分為碳酸鈣等。水垢的導熱能力很低，結于燒水壺內部受熱面上，會影響傳熱效果和燒水效率。

【提出問題2】生活中如何除去燒水壺中的水垢？

【猜想與假設】由于水垢的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣不易溶于水，但能被稀鹽酸或稀醋酸等溶解，故可用稀鹽酸清洗。

【實驗用品】燒杯若干、純凈水、鑷子、玻璃片、橡膠手套、一次性口罩、稀鹽酸、稀硫酸、碳酸飲料、澄清石灰水、玻璃棒等。

【進行實驗】用鑷子取少量燒水壺中新形成的水垢碎片于1 號燒杯中（注意不要損壞燒水壺），加入少量稀鹽酸，在潔凈的玻璃片上涂少量澄清石灰水，蓋在燒杯口上，觀察實驗現象。

【現象分析與結論】白色水垢表面出現氣泡并逐漸溶解，玻璃片上的澄清石灰水變渾濁。這說明白色水垢的化學成分中確實含有碳酸鹽，水垢溶于稀鹽酸。發生反應的化學方程式依次為故猜想成立。

【提出問題3】用稀硫酸能除去水垢嗎？

【進行實驗】取少量水垢碎片于2 號燒杯中，加入少量稀硫酸，在潔凈的玻璃片上涂少量澄清石灰水，蓋在燒杯口上，觀察實驗現象。

【現象分析與結論】白色水垢表面剛開始出現少量氣泡，發生反應的化學方程式為：，稍后反應停止，玻璃片上的澄清石灰水沒變渾濁。這是因為生成的硫酸鈣微溶于水，覆蓋在水垢表面，使反應自行停止。因此，不能用稀硫酸除去水垢。

【實驗反思】1.水垢的形成：水中含有鈣、鎂以及碳酸根、碳酸氫根等離子。當水達到一定溫度后，其中的鈣、鎂離子與碳酸根離子結合，生成碳酸鈣、碳酸鎂等沉淀。

2.本次實驗后的廢液由老師處理，不可隨意倒入下水道，否則會污染水源，腐蝕鐵制下水管。

【實驗拓展】生活中除水垢的小妙招：將碳酸飲料倒入有水垢的燒水壺中，發現一段時間后，水垢逐漸溶解甚至消失；用家用食醋除水垢，簡單方便無污染。