Question

牙膏是生活中常見的物質(zhì)，其配料成份有摩擦劑、增白劑、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碳酸鈣？
【查閱資料】二氧化硅不與稀鹽酸反應(yīng)
【實(shí)驗(yàn)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

碳酸根

離子；
②取實(shí)驗(yàn)①中的溶液，加入草酸銨溶液，生成白色沉淀-草酸鈣，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl

．
【提出問題2】該牙膏中碳酸鈣的含量是多少？
【實(shí)驗(yàn)步驟】
（1）按圖連接好裝置后，發(fā)現(xiàn)一處明顯的錯(cuò)誤，改正為

C裝置中進(jìn)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8.00克；
（4）

關(guān)閉

K₁，

打開

K₂（填“打開”或“關(guān)閉”），向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至

不再有氣泡產(chǎn)生

，停止滴加鹽酸；
（5）

再次打開K₁，關(guān)閉K₂，緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣

，至C中不再產(chǎn)生沉淀；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、

洗滌

、烘干后稱量其質(zhì)量；
（7）重復(fù)實(shí)驗(yàn)．
（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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】重復(fù)實(shí)驗(yàn)，3次數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	實(shí)驗(yàn)1	實(shí)驗(yàn)2	實(shí)驗(yàn)3
C裝置中沉淀質(zhì)量（g）	3.93	3.94	3.95

【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）上述數(shù)據(jù)能否由托盤天平測(cè)得？

不能

．
（2）若沒有A裝置，則測(cè)定結(jié)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(jù)上表數(shù)據(jù)，計(jì)算該牙膏樣品中碳酸鈣的含量是多少？
寫出計(jì)算過程．
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取平均值的意義在于

可以減小誤差

．
（2）下列各項(xiàng)措施中，能提高測(cè)定準(zhǔn)確度的是

bc

（填序號(hào)）
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(shí)驗(yàn)方案】依據(jù)碳酸根離子的檢驗(yàn)方法分析解答，并據(jù)反應(yīng)原理書寫方程式；
（1）洗氣裝置中導(dǎo)管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出；
（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（4）依據(jù)裝置設(shè)計(jì)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鼋獯穑?br />（5）再次打開K₁，關(guān)閉K₂，緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣，使生成的二氧化碳充分反應(yīng)；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質(zhì)量更準(zhǔn)確；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）根據(jù)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(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確；
（3）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確；
（4）依據(jù)所測(cè)生成沉淀數(shù)據(jù)的平均值，計(jì)算反應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量，并進(jìn)而計(jì)算參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量；
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）多次測(cè)量，求其平均值是實(shí)驗(yàn)的常用方法，可減少誤差；
（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(jìn)入C裝置而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應(yīng)完全，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確．

解答：解：【實(shí)驗(yàn)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，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(shí)驗(yàn)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(yīng)的化學(xué)方程式是（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
（1）C的作用是吸收反應(yīng)生成的二氧化碳，裝置中導(dǎo)管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出；
（2）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（4）關(guān)閉K₁，打開K₂，向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至不再生成氣體，停止滴加鹽酸；
（5）再次打開K₁，關(guān)閉K₂，緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣，使生成的二氧化碳全部排出，充分反應(yīng)，至C中不再產(chǎn)生沉淀；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、洗滌，除去表面的其他物質(zhì)，然后烘干后稱量其質(zhì)量更準(zhǔn)確；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）天平只能精確到0.1g，故用天平無(wú)法測(cè)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(jìn)入C的氣體還有空氣中的二氧化碳，使測(cè)量結(jié)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(jìn)入，使測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確；
（4）依據(jù)所測(cè)生成沉淀數(shù)據(jù)的平均值，計(jì)算反應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量，并進(jìn)而計(jì)算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量，計(jì)算過程如下；
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）多次測(cè)量，求其平均值是實(shí)驗(yàn)的常用方法，可減少誤差；
（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(duì)于二氧化碳無(wú)影響；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(jìn)入C裝置而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應(yīng)完全，使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確；
故答案為：【實(shí)驗(yàn)方案】①碳酸根；②（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
（1）C裝置中進(jìn)氣管伸入液面以下，出氣管稍露出橡皮塞即可；
（2）檢查裝置的氣密性；
（4）關(guān)閉；打開；不再有氣泡產(chǎn)生；
（5）再次打開K₁，關(guān)閉K₂，緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間空氣；
（6）洗滌；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)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(shè)二氧化碳的質(zhì)量為x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
          44   197
          x    3.94g
 

44

x

=

197

3.94g

   x=0.88g 
設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
y                    0.88g

100

x

=

44

0.88g

   y=2g
答：該牙膏樣品中碳酸鈣的質(zhì)量是2g．
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）可以減小誤差；（2）bc．

點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，屬于鹽的性質(zhì)中實(shí)驗(yàn)方法和過程的探究，根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，要認(rèn)真分析，不僅要把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，裝置的用途等知識(shí)，還要對(duì)有關(guān)的計(jì)算準(zhǔn)確，能考查學(xué)生綜合分析、解決問題的能力．