10. [2025 潮州期末]实验室有一瓶水垢样品，其成分为氢氧化镁和碳酸钙。已知加热水垢样品时，依次发生如下反应：氢氧化镁受热分解，反应的化学方程式为 $\ce{Mg(OH)_{2}\xlongequal{\Delta} MgO + H_{2}O\uparrow}$；碳酸钙在高温下分解。现取 17.9 g 水垢样品进行加热，产生气体的质量随加热时间的变化如图所示。
（1）碳酸钙中钙元素的质量分数为________；碳酸钙的热稳定性比氢氧化镁________（填“强”或“弱”）。
（2）$b$ 点对应固体的成分为________。
（3）计算 17.9 g 水垢样品中氢氧化镁的质量。

〔解析〕(1) 碳酸钙的化学式为$\ce{CaCO_{3}}$，其中钙元素的质量分数为$\dfrac{40}{40+12+16×3}×100\%=40\%$。氢氧化镁受热分解，碳酸钙在高温下分解，碳酸钙的热稳定性比氢氧化镁强。(2) 由于氢氧化镁受热分解，碳酸钙在高温下分解，所以氢氧化镁先分解，氢氧化镁分解完后，等加热到高温时碳酸钙分解，所以$ab$段氢氧化镁分解，$b$点时，氢氧化镁分解完全，故$b$点对应固体的成分为氧化镁和碳酸钙。
(3) 解：设17.9 g水垢样品中氢氧化镁的质量为$x$。
$\begin{aligned}&\ce{Mg(OH)_{2}\xlongequal{\Delta} MgO + H_{2}O\uparrow}\\&\quad58\quad\quad\quad\quad\quad18\\&\quad x\quad\quad\quad\quad\quad0.9\ \mathrm{g}\end{aligned}$
$\dfrac{58}{18}=\dfrac{x}{0.9\ \mathrm{g}}\quad x=2.9\ \mathrm{g}$
答：17.9 g水垢样品中氢氧化镁的质量为2.9 g。

【分析】
这是一道结合图像的化学综合计算题，解题思路可以按小问逐步梳理：
1. 第一小问：首先利用元素质量分数的计算公式，用钙元素的相对原子质量除以碳酸钙的相对分子质量，即可算出钙元素的质量分数；再对比两个分解反应的条件，氢氧化镁仅加热就可分解，碳酸钙需要更高的高温才会分解，由此就能判断二者热稳定性的强弱关系。
2. 第二小问：结合题目给出的反应先后顺序，氢氧化镁优先受热分解，完全反应后温度达到高温条件，碳酸钙才会开始分解。图像中ab段生成的气体质量为0.9g，对应氢氧化镁分解生成的水蒸气，b点时氢氧化镁恰好完全分解，此时碳酸钙还未开始反应，就能直接推出该点的固体组成。
3. 第三小问：明确0.9g就是氢氧化镁分解生成的水的质量，将该数据代入氢氧化镁分解的化学方程式，列出比例式即可计算出样品中氢氧化镁的质量。
【解析】
（1）碳酸钙的相对分子质量为$40+12+16×3=100$，其中钙元素的质量分数为$\dfrac{40}{100}×100\%=40\%$；由于氢氧化镁受热即可分解，碳酸钙需要在高温条件下才会分解，说明碳酸钙更难发生分解，热稳定性比氢氧化镁强。
（2）加热过程中氢氧化镁优先分解生成氧化镁和水蒸气，b点时氢氧化镁已经完全反应，此时温度尚未达到碳酸钙的分解条件，碳酸钙还未发生分解，因此b点对应的固体成分为反应生成的氧化镁和未反应的碳酸钙。
（3）图像中ab段生成的气体为氢氧化镁分解生成的水蒸气，质量为0.9g，设17.9g水垢样品中氢氧化镁的质量为$x$：
$\begin{aligned}&\ce{Mg(OH)_{2}\xlongequal{\Delta} MgO + H_{2}O\uparrow}\\&\quad58\quad\quad\quad\quad\quad18\\&\quad x\quad\quad\quad\quad\quad0.9\ \mathrm{g}\end{aligned}$
列比例式：$\dfrac{58}{18}=\dfrac{x}{0.9\ \mathrm{g}}$，解得$x=2.9\ \mathrm{g}$。
【答案】
（1）$40\%$；强
（2）氧化镁和碳酸钙（或$\ce{MgO}$和$\ce{CaCO_{3}}$）
（3）$2.9\ \mathrm{g}$
【知识点】
元素质量分数计算，化学方程式计算，物质热稳定性判断
【点评】
本题结合反应先后顺序和图像数据展开考察，核心是让学生区分两个分解反应对应的气体质量，避免混淆水蒸气和二氧化碳的质量导致计算错误，整体侧重基础计算和图像信息提取能力的考察，难度适中。
【难度系数】
0.7