Question

牙膏是生活中常見的物質(zhì)，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(zhì)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(yīng)

【實驗方案】

① 取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現(xiàn)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　   　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(yīng)的化學(xué)方程式　          　。

【提出問題2】該牙膏中CaCO₃的含量是多少？

【實驗裝置】

【實驗步驟】

⑴按上圖連接好裝置后，發(fā)現(xiàn)一處明顯的錯誤，改正為　    　；

⑵重新連接好裝置，并　    　；

⑶在B裝置中加入牙膏樣品8.00g；

⑷      K₁，　       K₂（填“打開”或“關(guān)閉”），向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至　    　，停止滴加鹽酸；

⑸　       　，至C中不再產(chǎn)生沉淀；

⑹將C裝置中的固液混合物過濾、　      、烘干后稱量其質(zhì)量；

⑺重復(fù)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(yīng)，裝置內(nèi)試劑均足量。）

【實驗數(shù)據(jù)】重復(fù)實驗，3次數(shù)據(jù)記錄如下：

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

【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】

⑴上述數(shù)據(jù)能否由托盤天平測得？　    　。

⑵若沒有A裝置，則測定結(jié)果將　    　。（填“偏大”、“偏小”或“不變”）

⑶D裝置的作用是　          　。

⑷據(jù)上表數(shù)據(jù)，計算該牙膏樣品中CaCO₃的含量是多少？

寫出計算過程                               。（4分）

【實驗反思】

⑴重復(fù)實驗，取平均值的意義在于    。

⑵下列各項措施中，能提高測定準確度的是    （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

【答案】

【實驗方案】  ① CO₃^2-；      ② (NH₄)₂C₂O₄+CaCl₂=2NH₄Cl+CaC₂O₄↓

【實驗步驟】⑴C中導(dǎo)管應(yīng)“長進短出”； 

⑵檢查裝置的氣密性；

⑷關(guān)閉 打開 至B中不再產(chǎn)生氣泡；

⑸關(guān)閉K2，打開K1，緩緩?fù)ㄈ肟諝猓?nbsp;

⑹洗滌

【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】⑴不能。  ⑵偏大。    ⑶防止空氣中的二氧化碳干擾實驗測定

⑷25%

【實驗反思】⑴減小偶然誤差（合理即可）     ⑵C

【解析】

試題分析：【實驗方案】①含碳酸根離子的物質(zhì)能和酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體，而二氧化碳氣體能使澄清石灰水變渾濁，由此可推斷，摩擦劑中含有碳酸根離子。

②根據(jù)題意可知，實驗①的溶液中含有生成的氯化鈣溶液，再加入(NH₄)₂C₂O₄溶液，二者反應(yīng)生成白色草酸鈣沉淀，結(jié)合復(fù)分解交換成分的原則可知，另一生成物應(yīng)為氯化銨，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為(NH₄)₂C₂O₄+CaCl₂=2NH₄Cl+CaC₂O₄↓。

【實驗步驟】

⑴由于裝置C是用來吸收反應(yīng)生成的二氧化碳氣體的，故C中的導(dǎo)管應(yīng)“長進短出”，這樣有利于二氧化碳與氫氧化鋇溶液的充分反應(yīng)。

⑵由于該實驗中需要準確測定生成氣體的質(zhì)量，故要保證裝置的氣密性良好，所以反應(yīng)前要檢查裝置的氣密性。

⑷根據(jù)圖示可知，只有打開K₂，才能讓鹽酸進入裝置B，并與其中的碳酸鈣反應(yīng)；由于反應(yīng)生成的二氧化碳氣體能與裝置A中的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故需關(guān)閉K₁；當裝置B中不再產(chǎn)生氣泡時，說明碳酸鈣已完全反應(yīng)，可停止滴加鹽酸。

⑸為了使B中生成的二氧化碳氣體能全部進入C，并被氫氧化鋇溶液吸收，故需關(guān)閉K₂，打開K₁，并緩緩?fù)ㄈ肟諝�，直至C中不再產(chǎn)生沉淀。

⑹根據(jù)基本實驗操作分析，將C裝置中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后，稱量其質(zhì)量。

【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】

⑴根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)可知，物質(zhì)質(zhì)量不是由托盤天平稱量獲得的，因為托盤天平只能精確到0.1g。

⑵若缺少裝置A，反應(yīng)后持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝�，則實驗結(jié)果會偏大，因為通入的空氣中也含有二氧化碳，并全部進入C裝置，則C中產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量就偏大，由此計算測定出的結(jié)果將偏大。

⑶D裝置中的堿石灰能防止空氣中的二氧化碳進入C，避免干擾實驗測定。

⑷根據(jù)題意，書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，CO₂+Ba(OH)₂= BaCO₃↓+ H₂O，由此可得出CaCO₃與BaCO₃的質(zhì)量比，并據(jù)此進行計算。

解，首先根據(jù)三次數(shù)據(jù)求得沉淀的平均值為3.94g

設(shè)樣品中碳酸鈣的質(zhì)量為X，則

CaCO₃  ～  BaCO₃  

100       197

X        3.94g

100：197=X：3.94g

解得，X=2g

所以該牙膏樣品中CaCO₃的含量=×100%=25%

【實驗反思】

⑴由于誤差是不可避免的，但重復(fù)實驗，取平均值的卻可減小偶然誤差；

⑵a.在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶，可以吸收水蒸氣，但是對結(jié)果沒有影響；

b.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(yīng)，生成二氧化碳氣體，使測定結(jié)果偏高；

c.緩緩滴加稀鹽酸，由于控制了鹽酸的滴加速度，使二氧化碳的生成速度減慢，則C裝置吸收二氧化碳會更徹底，能夠提高結(jié)果準確度。故選c

考點：CO₃^2-檢驗方法，實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量，實驗數(shù)據(jù)處理或者誤差分析的探究，常見氣體的檢驗與除雜方法，書寫化學(xué)方程式

點評：對于驗證型實驗探究，要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實驗設(shè)計方案，進行實驗、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實驗現(xiàn)象，來驗證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。