Question

（2013?宜興市一模）牙膏是和牙刷一起用于清潔牙齒，保護口腔衛(wèi)生，對人體安全的一種日用必需品．某研究性學習小組對某一品牌牙膏中所含摩擦劑的成分及含量進行了如下探究．

【查閱資料】
（1）牙膏常用氫氧化鋁、碳酸鈣、二氧化硅等物質(zhì)作摩擦劑，牙膏中其它成分遇到鹽酸時無氣體生成；
（2）氫氧化鋁是兩性氫氧化物，在常溫下它既能與強酸，又能與強堿反應．如與氫氧化鈉可發(fā)生如下反應：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．
Ⅰ．定性探究
【提出問題】該品牌牙膏中含有什么摩擦劑？
【實驗與猜想】
（1）取少量牙膏膏體，加入過量的稀鹽酸，牙膏全部溶解并有大量氣泡產(chǎn)生，同時得到澄清溶液A，則該品牌牙膏中一定含有碳酸鈣，一定不含有

SiO₂

．
（2）進行猜想：摩擦劑可能
a．只含碳酸鈣    b．

碳酸鈣和氫氧化鋁

【設(shè)計實驗】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	解釋與結(jié)論
取澄清溶液A逐滴滴入一定量氫氧化鈉溶液	開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀	原因是 NaOH+HCl═NaCl+H2O ， AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl （用化學方程式表示）．
繼續(xù)滴入氫氧化鈉溶液直至過量	沉淀溶解	摩擦劑中還含有 氫氧化鋁

Ⅱ．定量探究
【提出問題】牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)是多少呢？
【設(shè)計實驗】
小明同學用圖1所示裝置，將一定量的牙膏與過量的鹽酸反應，測量相關(guān)數(shù)據(jù)，推算出二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)化學方程式求出碳酸鈣的質(zhì)量，再計算出碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．
【交流與討論】
（1）小強同學提出小明同學設(shè)計的探究方案不夠嚴密，測定結(jié)果偏大．他的理由是

鹽酸會揮發(fā)出氯化氫氣體

．
（2）通過討論改進了實驗方案進行試驗并測得數(shù)據(jù)如圖2：
請你通過上述數(shù)據(jù)計算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)（請列出計算過程）．

Answer 1

分析：Ⅰ．定性探究：（1）根據(jù)二氧化硅不溶于水，也不溶于酸分析
（2）根據(jù)牙膏的成分進行猜想
【設(shè)計實驗】根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣，氫氧化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁，氯化鋁與氫氧化鈉反應生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁又能和氫氧化鈉反應．
Ⅱ．定量探究：根據(jù)鹽酸的揮發(fā)性分析；根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇沉淀的質(zhì)量關(guān)系，根據(jù)碳酸鋇可求出碳酸鈣的質(zhì)量，進而求出其質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：Ⅰ．定性探究
（1）取少量牙膏膏體，加入過量的稀鹽酸，牙膏全部溶解并有大量氣泡產(chǎn)生，同時得到澄清溶液A，則該品牌牙膏中一定含有碳酸鈣，一定不含有二氧化硅，因為二氧化硅不溶于水，也不溶于酸．
（2）進行猜想：根據(jù)牙膏的組成成分可以猜想其成分可能是碳酸鈣和氫氧化鋁
【設(shè)計實驗】取澄清溶液A中含有的溶質(zhì)：一定含有鹽酸，氯化鈣，不能確定是否含有氯化鋁，當逐滴滴入一定量氫氧化鈉溶液，開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，說明一定含有鹽酸和氯化鋁，因為只有含有鹽酸和氯化鋁，加入氫氧化鈉后，氫氧化鈉先與鹽酸反應，當鹽酸反應完全后，氫氧化鈉再與氯化鋁反應產(chǎn)生白色沉淀．化學方程式為NaOH+HCl═NaCl+H₂O；AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl．繼續(xù)滴入氫氧化鈉溶液直至過量，氫氧化鋁又會和氫氧化鈉反應，沉淀溶解，因此摩擦劑中一定含有氫氧化鋁，得到的溶液A中一定含有氯化鋁．
Ⅱ．定量探究
（1）小強同學提出小明同學設(shè)計的探究方案不夠嚴密，測定結(jié)果偏大，小強認為鹽酸會揮發(fā)出氯化氫氣體，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，從而根據(jù)化學方程式中二氧化碳的質(zhì)量求出的碳酸鈣的質(zhì)量偏大．
（2）解：設(shè)牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量為x
由方程式
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂0
可得關(guān)系式
CaCO₃～CO₂～BaCO₃
100          197
x           3.94g  
  

100

x

=

197

3.94g

                           
解得x=2g           
碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)=

2g

8g

×100%=25%
答：牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為25%
故答案為：（1）SiO₂．
（2）碳酸鈣和氫氧化鋁

		NaOH+HCl═NaCl+H2O， 　AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl
	沉淀溶解	氫氧化鋁

Ⅱ．定量探究
（1）鹽酸會揮發(fā)出氯化氫氣體
（2）25%

點評：解答本題關(guān)鍵是要知道氫氧化鋁與碳酸鈣都不溶于水，但能與鹽酸反應，并且碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，要根據(jù)實驗結(jié)論能反推出實驗現(xiàn)象，根據(jù)實驗現(xiàn)象推出物質(zhì)組成，得出實驗結(jié)論．