Question

11．牙膏是生活中常見的物質，其配料成分有摩擦劑、增稠劑、發(fā)泡劑等，其中摩擦劑的類型有很多，如CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂或這些物質的混合物．我校興趣小組想研究牙膏摩擦劑的成分．
【提出問題1】某品牌牙膏中是否含有CaCO₃？
【查閱資料】二氧化硅不與稀鹽酸反應
【實驗方案】
①取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現氣泡，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，證明摩擦劑中含有碳酸根離子；
②取實驗①中的溶液，加入草酸銨【（NH₄）₂C₂O₄】溶液，生成白色沉淀--草酸鈣，請寫出該反應的化學方程式（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl．
【提出問題2】該牙膏中CaCO₃的含量是多少？
【實驗裝置】

【實驗步驟】
（1）按如圖連接好裝置后，發(fā)現一處明顯的錯誤，改正為C裝置中進氣管伸入液面以下，出氣管稍露出橡皮塞即可；
（2）重新連接好裝置，并檢查裝置的氣密性；
（3）在B 裝置中加入牙膏樣品8.00g；
（4）關閉 K₁，打開  K₂（填“打開”或“關閉”），向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至B 中不再產生氣泡，停止滴加鹽酸；
（5）關閉K₂，打開K₁，緩緩通入空氣，至C 中不再產生沉淀；
（6）將C 裝置中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質量；
（7）重復實驗．（已知此品牌牙膏中的摩擦劑為碳酸鈣，且其他成分不和鹽酸反應，裝置內試劑均足量．）
【實驗數據】重復實驗，3 次數據記錄如表：

實驗次數	實驗1	實驗2	實驗3
C 裝置中沉淀質量（g）	3.93	3.94	3.95

【實驗分析及數據處理】
（1）上述數據能否由托盤天平測得？不能．
（2）若沒有A 裝置，則測定結果將偏大．（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
（3）D 裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾．
（4）據上表數據，計算該牙膏樣品中CaCO₃ 的含量是多少？寫出計算過程2g．
【實驗反思】
（1）重復實驗，取平均值的意義在于減小偶然誤差（合理即可）．
（2）下列各項措施中，能提高測定準確度的是c（填序號）．
a．在裝置A、B 之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶
b．在裝置B、C 之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶 c．緩緩滴加稀鹽酸．

Answer 1

分析 【實驗方案】依據碳酸根離子的檢驗方法分析解答，并據反應原理書寫方程式；
（1）洗氣裝置中導管應長進短出；
【實驗分析及數據處理】
（1）根據天平的精確度分析解答；
（2）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結果不準確；
（3）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結果不準確；
（4）依據所測生成沉淀數據的平均值，計算反應的二氧化碳的質量，并進而計算參加反應的碳酸鈣的質量；
【實驗反思】
（2）在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶，可以防止揮發(fā)出的氯化氫氣體等進入C裝置，碳酸氫鈉與鹽酸反應生成二氧化碳；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應完全，使測量結果更準確．

解答 解：【實驗方案】①取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現氣泡，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，說明生成二氧化碳，從而證明摩擦劑中含有碳酸根離子；
②實驗①中的溶液中含有氯離子，加入草酸銨溶液，生成白色沉淀-草酸鈣，說明該溶液中含有鈣離子，反應的化學方程式是（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
（1）C的作用是吸收反應生成的二氧化碳，裝置中導管應長進短出；
【實驗分析及數據處理】
（1）天平只能精確到0.1g，故用天平無法測量；
（2）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，若沒有該裝置，則進入C的氣體還有空氣中的二氧化碳，使測量結果偏大；
（3）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止空氣中二氧化碳進入，使測量結果不準確；
（4）依據所測生成沉淀數據的平均值，計算反應的二氧化碳的質量，并進而計算牙膏中碳酸鈣的質量，計算過程如下；
【實驗反思】
（2）在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶，是吸收水蒸氣，而水蒸氣對于二氧化碳無影響；在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶，則由B中揮發(fā)出來的氯化氫氣體會與洗氣裝置中的NaHCO₃反應，生成二氧化碳氣體，使測定結果偏高；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應完全，使測量結果更準確；
故答案為：【實驗方案】①碳酸根；②（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
（1）C裝置中進氣管伸入液面以下，出氣管稍露出橡皮塞即可；
【實驗分析及數據處理】
（1）不能；（2）偏大；（3）吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾；
（4）設二氧化碳的質量為x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
                   44   197
                    x    3.94g
$\frac{44}{x}=\frac{197}{3.94g}$
 x=0.88g 
設碳酸鈣的質量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                                  44
y                                  0.88g
$\frac{100}{y}=\frac{44}{0.88g}$
   y=2g
答：該牙膏樣品中碳酸鈣的質量是2g．
【實驗反思】
（2）c．

點評 本題難度較大，屬于鹽的性質中實驗方法和過程的探究，根據物質的化學性質，要認真分析，不僅要把握實驗設計的每一個步驟中的實驗目的，裝置的用途等知識，還要對有關的計算準確，能考查學生綜合分析、解決問題的能力．