烧水壶中水垢的探究

河北省隆化县第四中学 黄 珊

化学是一门实验学科，一方面提供给学生未来发展所需的最基础的化学知识和技能，培养学生运用化学知识和科学方法分析和解决简单问题的能力；另一方面使学生从化学角度逐步认识自然与环境的关系，分析有关的社会现象。从学生的认知层面上分析，他们正处于感性认识上升到理性认识的阶段。在不断积累新知识的基础上，学生学习知识的特点是从定性到定量，从宏观到微观。随着知识之间的联系不断增加，学生应用知识解决问题的能力会不断提高。一次，学生兴致勃勃地朝我跑来，问道：“老师，烧水壶使用一段时间后会出现很多白色固体，而且不容易除掉，它们的成分到底是什么呢？”于是，我们一起围绕烧水壶中的水垢进行了相关探究。

【提出问题1】烧水壶中水垢的主要化学成分是什么？

【查阅资料】水垢，俗称“水锈”“水碱”，白色或黄白色固体，主要成分为碳酸钙等。水垢的导热能力很低，结于烧水壶内部受热面上，会影响传热效果和烧水效率。

【提出问题2】生活中如何除去烧水壶中的水垢？

【猜想与假设】由于水垢的主要成分是碳酸钙，碳酸钙不易溶于水，但能被稀盐酸或稀醋酸等溶解，故可用稀盐酸清洗。

【实验用品】烧杯若干、纯净水、镊子、玻璃片、橡胶手套、一次性口罩、稀盐酸、稀硫酸、碳酸饮料、澄清石灰水、玻璃棒等。

【进行实验】用镊子取少量烧水壶中新形成的水垢碎片于1 号烧杯中（注意不要损坏烧水壶），加入少量稀盐酸，在洁净的玻璃片上涂少量澄清石灰水，盖在烧杯口上，观察实验现象。

【现象分析与结论】白色水垢表面出现气泡并逐渐溶解，玻璃片上的澄清石灰水变浑浊。这说明白色水垢的化学成分中确实含有碳酸盐，水垢溶于稀盐酸。发生反应的化学方程式依次为故猜想成立。

【提出问题3】用稀硫酸能除去水垢吗？

【进行实验】取少量水垢碎片于2 号烧杯中，加入少量稀硫酸，在洁净的玻璃片上涂少量澄清石灰水，盖在烧杯口上，观察实验现象。

【现象分析与结论】白色水垢表面刚开始出现少量气泡，发生反应的化学方程式为：，稍后反应停止，玻璃片上的澄清石灰水没变浑浊。这是因为生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在水垢表面，使反应自行停止。因此，不能用稀硫酸除去水垢。

【实验反思】1.水垢的形成：水中含有钙、镁以及碳酸根、碳酸氢根等离子。当水达到一定温度后，其中的钙、镁离子与碳酸根离子结合，生成碳酸钙、碳酸镁等沉淀。

2.本次实验后的废液由老师处理，不可随意倒入下水道，否则会污染水源，腐蚀铁制下水管。

【实验拓展】生活中除水垢的小妙招：将碳酸饮料倒入有水垢的烧水壶中，发现一段时间后，水垢逐渐溶解甚至消失；用家用食醋除水垢，简单方便无污染。