5.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】該牙膏中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?
【實(shí)驗(yàn)裝置】

【實(shí)驗(yàn)步驟】
(1)按上圖連接好裝置后,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8.00g;
(4)關(guān)閉K1,打開K2,向牙膏樣品中滴入10%的稀鹽酸,至不再有氣泡產(chǎn)生,停止滴加稀鹽酸;
(5)關(guān)閉K2,打開K1,緩慢地通入空氣至C中不再產(chǎn)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(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)3.933.943.95
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
(1)三次實(shí)驗(yàn)取平均值的意義是減小偶然誤差.
(2)實(shí)驗(yàn)步驟(5)中緩慢通空氣的目的是將產(chǎn)生的二氧化碳全部吸收.
(3)若沒有A裝置,則測(cè)定結(jié)果將偏大.(填“偏大”、“偏小”或“不變”)
(4)D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳,防止干擾.
(5)據(jù)上表數(shù)據(jù),計(jì)算該牙膏樣品中CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少?寫出計(jì)算過程:
【實(shí)驗(yàn)反思】
下列各項(xiàng)措施中,能提高測(cè)定準(zhǔn)確度的是c(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.

分析 【實(shí)驗(yàn)步驟】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 />(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)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)需要將產(chǎn)生的二氧化碳全部吸收;
(3)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;
(4)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;
(5)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】
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,碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳;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)步驟(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;
(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)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)實(shí)驗(yàn)步驟(5)中緩慢通空氣是為了將產(chǎn)生的二氧化碳全部吸收;
(3)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;
(4)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;
(5)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;
設(shè)二氧化碳的質(zhì)量為x
Ba(OH)2+CO2═BaCO3↓+H2O
          44               197
          x              3.94g
  $\frac{44}{197}=\frac{x}{3.94g}$
  x=0.88g 
設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為y
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2
100                                      44
y                                      0.88g
$\frac{100}{44}=\frac{y}{0.88g}$
y=2g
碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:$\frac{2g}{8g}×100%$=25%
【實(shí)驗(yàn)反思】
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(huì)與洗氣裝置中的NaHCO3反應(yīng),生成二氧化碳?xì)怏w,使測(cè)定結(jié)果偏高;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)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)不再有氣泡產(chǎn)生;
(6)洗滌;
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
(1)減小偶然誤差;
(2)將產(chǎn)生的二氧化碳全部吸收;
(3)偏大;
(4)吸收空氣中的二氧化碳,防止干擾;
(5)設(shè)二氧化碳的質(zhì)量為x
Ba(OH)2+CO2═BaCO3↓+H2O
             44               197
             x              3.94g
  $\frac{44}{197}=\frac{x}{3.94g}$
  x=0.88g 
設(shè)碳酸鈣的質(zhì)量為y
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2
100                                      44
y                                      0.88g
$\frac{100}{44}=\frac{y}{0.88g}$
y=2g
碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:$\frac{2g}{8g}×100%$=25%
答:該牙膏樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是25%;
【實(shí)驗(yàn)反思】c.

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)康模b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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(4)用上述制取二氧化碳實(shí)驗(yàn)后的固液殘留物進(jìn)行過濾、蒸發(fā)的操作訓(xùn)練.
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(4)實(shí)驗(yàn)中圖B處發(fā)生的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁,其化學(xué)反應(yīng)方程式為CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;
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