Question

10．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，其中摩擦劑的類型很多，如CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂等．我�；瘜W(xué)興趣小組想探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)；堿石灰由生石灰和氫氧化鈉組成；氫氧化鋇和氫氧化鈣化學(xué)性質(zhì)相似，也能與二氧化碳反應(yīng)生成白色BaCO₃沉淀和水．
【實(shí)驗(yàn)方案】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CO₃^2-（填離子符號）．
【提出問題2】該牙膏中CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？
【實(shí)驗(yàn)裝置】（不考慮裝置內(nèi)原有空氣對實(shí)驗(yàn)的影響）

【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%的鹽酸，至不再有氣泡產(chǎn)生，停止滴加鹽酸；
（5）打開K₁，關(guān)閉K₂，緩緩鼓入一段時(shí)間空氣，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）	3.93	3.94	3.95

【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）上述數(shù)據(jù)能否由托盤天平測得？不能．（填“能”或“不能”）
（2）若沒有A裝置，則測定結(jié)果將偏大．（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
（3）D裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳被C裝置吸收，影響實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果．
（4）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)？
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取平均值的意義在于減小誤差．
（2）下列各項(xiàng)措施中，能提高測定準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)方案】根據(jù)碳酸根離子的檢驗(yàn)方法分析解答；
【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）根據(jù)洗氣裝置中導(dǎo)管應(yīng)長進(jìn)短出進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)裝置設(shè)計(jì)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鼋獯穑?br />（5）根據(jù)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)進(jìn)行分析；
（6）根據(jù)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)確進(jìn)行分析；
【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）根據(jù)A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結(jié)果不準(zhǔn)確進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結(jié)果不準(zhǔn)確進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)所測生成沉淀數(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)量進(jìn)行分析；
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）根據(jù)多次測量，求其平均值是實(shí)驗(yàn)的常用方法，可減少誤差進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶，氯化氫氣體可與碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳使測定結(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，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確進(jìn)行分析．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)方案】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；
【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）C的作用是吸收反應(yīng)生成的二氧化碳，洗氣裝置中導(dǎo)管應(yīng)長進(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，所以用天平無法測量；
（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(jìn)入C的氣體還有空氣中的二氧化碳，使測量結(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，使測量結(jié)果不準(zhǔn)確；
（4）設(shè)樣品中碳酸鈣的質(zhì)量為x
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑     Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
BaCO₃～CaCO₃，
197    100
3.94g   x
$\frac{197}{3.94g}=\frac{100}{x}$
x=2g
所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2g}{8g}$×100%=25%；
【實(shí)驗(yàn)反思】（1）多次測量，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，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確．
故答案為：【實(shí)驗(yàn)方案】CO₃^2-；
【實(shí)驗(yàn)步驟】（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；
（5）打開K₁，關(guān)閉K₂，緩緩鼓入一段時(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）防止空氣中的二氧化碳被C裝置吸收，影響實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果；
（4）該牙膏樣品中CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%；
【實(shí)驗(yàn)反思】
（1）減小誤差；
（2）c．

點(diǎn)評 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，還要對有關(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，計(jì)算牙膏中碳酸鈣的含量時(shí)，也可利用關(guān)系式法求解．