电水壶用了大半年，某天早晨起床后倒杯水，看到水中有一些杂质，开始以为是水质有问题，后来看了水壶中飘着一层薄膜状的东西，是烧水之后才出现的，水壶底和内壁上有一些刮痕状的东西，应该是水垢。回顾起中学化学的知识，查了一些资料，对水垢的来龙去脉做下记录，以后可以更好地处理生活上的问题。

水垢形成的主要过程

1, 空气中的$\ce{CO2}$与水结合形成$\ce{H2CO3}$，落到地面。

\[\ce{CO_2 +H_2O -> H_{2}CO_3}\]

2, 碳酸从地面渗透到地下，将地下的石灰石（碳酸钙）溶解形成碳酸氢钙，含碳酸氢钙的水称为“硬水”，“硬”字表示含高浓度矿物质，一般地下水会这样，江河的水不会。

\[\ce{H_2CO_3 + CaCO_3 -> Ca(HCO_3)_2}\]

3, 如果居民家里输入的是硬水，烧水时碳酸氢钙受热形成碳酸钙沉淀，这就是水垢，在浴室喷头水管处也容易看到。

\[\ce{Ca(HCO_3)_2 ->[\Delta] CaCO_3 v + H_2O + CO_2 ^}\]

水垢的清除

用柠檬酸或醋酸浸水垢，柠檬水果的味道比醋好些，所以晚上买了柠檬放到水壶里，加满温水，同时用柠檬擦洗水壶外表。

\[\ce{ 2C3H5O(COOH)3 + 3CaCO3 -> (C3H5O(COO)3)2Ca3 + 3H2O + 3CO2 ^ }\]

注意柠檬酸的酸性比碳酸强，因此可以发生上面的化学反应，生成的柠檬酸钙溶于水可倒掉，这样就清除了水垢。醋酸酸性也比碳酸强，原理是类似的。

下面顺便总结下常见的酸的酸性排序，一般地，强酸可制弱酸。酸性从强到弱为

• 强酸:
  高氯酸
  盐酸
  硫酸
  硝酸
  

• 中强酸:
  草酸/乙二酸
  亚硫酸
  磷酸
  亚硝酸
  

• 弱酸:
  柠檬酸/$\ce{C3H5O(COOH)3}$
  苹果酸
  乳酸
  醋酸/乙酸/$\ce{CH3COOH}$
  硬脂酸/$\ce{C17H35COOH}$ (肥皂是$\ce{C17H35COONa}$)
  碳酸 (水垢是$\ce{CaCO3}$)
  次氯酸
  碳酸氢根 ($\ce{Ca(HCO3)2}$是硬水)
  

最后遗留个问题，看到资料[2]上提到可用小苏打$\ce{NaHCO3}$清除水垢，小苏打是弱碱性的，清除的原理是什么？我猜测是小苏打加热生成碳酸，它比碳酸氢根酸性强，最终生成碳酸氢钙溶于水，如果有知道的朋友请留言告知。

参考资料

[1] $\LaTeX$化学方程式 https://tex.stackexchange.com/questions/148030/rightarrow-with-a-delta-on-it-for-use-with-the-mhchem-package
[2] 水垢及清除方法 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E5%9E%A2
[3] 硬水 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A1%AC%E6%B0%B4