Question

化學(xué)興趣小組對(duì)某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進(jìn)行以下探究：
查得資料：該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其它成分遇到鹽酸時(shí)無(wú)氣體生成．
Ⅰ．摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗(yàn)
取適量牙膏樣品，加水成分?jǐn)嚢�、過(guò)濾．
（1）往濾渣中加入過(guò)量NaOH溶液，過(guò)濾．往（1）所得濾液中先通入過(guò)量二氧化碳，再加入過(guò)量稀鹽酸．觀察到的現(xiàn)象是

 

．
Ⅱ．牙膏樣品中碳酸鈣的定量測(cè)定
利用如圖所示裝置（如圖中夾持儀器略去）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測(cè)定C中生成的BaCO₃沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程回答下列問(wèn)題：
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝猓�其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有：

 

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

 

（填標(biāo)號(hào)）．
a．在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體
b．滴加鹽酸不宜過(guò)快
c．在A-B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置
d．在B-C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置
（4）實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱(chēng)取8.00g樣品三份，進(jìn)行三次測(cè)定，測(cè)得BaCO₃平均質(zhì)量為3.94g．則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（5）有人認(rèn)為不必測(cè)定C中生成的BaCO₃質(zhì)量，只要測(cè)定裝置C在吸收CO₂前后的質(zhì)量差，一樣可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．實(shí)驗(yàn)證明按此方法測(cè)定的結(jié)果明顯偏高，原因是

 

．
（6）將等體積的AlCl₃與NaOH溶液混合，充分反應(yīng)后，測(cè)得混合溶液中含有鋁元素質(zhì)量與是沉淀中含有鋁元素質(zhì)量的2倍，則c（AlCl₃）與c（NaOH）的比值是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)題：

分析：Ⅰ．（1）往所得濾液中先通入過(guò)量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過(guò)量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
Ⅱ．（2）實(shí)驗(yàn)通過(guò)C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏��；
（3）a．在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止空氣中二氧化碳進(jìn)入C被氫氧化鋇吸收；
b．滴加鹽酸過(guò)快，則生成二氧化碳過(guò)快，C中二氧化碳不能全部被吸收；
c．BC中均為水溶液，不需要干燥；
d．揮發(fā)的HCl進(jìn)入盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置會(huì)生成二氧化碳；
（4）BaCO₃質(zhì)量為3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，則n（CaCO₃）=0.0200mol，質(zhì)量為2.00g，然后求出質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）裝置B中的水蒸氣和氯化氫氣體會(huì)進(jìn)入裝置C；
（6）將氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液等體積混合，測(cè)得混合溶液中含有鋁元素質(zhì)量與是沉淀中含有鋁元素質(zhì)量的2倍，沉淀為Al（OH）₃，溶液中的鋁可能為AlCl₃或NaAlO₂，可分別發(fā)生：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，結(jié)合反應(yīng)的離子方程式分為兩種情況討論計(jì)算．

解答： 解：Ⅰ．（1）往所得濾液中先通入過(guò)量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過(guò)量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，反應(yīng)現(xiàn)象是通入CO₂氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體產(chǎn)生，沉淀溶解，
故答案為：通入CO₂氣體有白色沉淀生成，加入鹽酸有氣體產(chǎn)生，沉淀溶解；
Ⅱ．（2）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏小，持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝獾淖饔脼椋喊焉�成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收，
故答案為：把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
（3）a．在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止空氣中二氧化碳進(jìn)入C被氫氧化鋇吸收，所以提前排盡裝置中的二氧化碳可以提高測(cè)定準(zhǔn)確度，故a不選；
b．滴加鹽酸過(guò)快，則生成二氧化碳過(guò)快，C中二氧化碳不能全部被吸收，所以要緩慢滴加鹽酸，可以提高測(cè)定準(zhǔn)確度，故b不選；
c．BC中均為水溶液，不需要干燥，所以在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，不能提高測(cè)定準(zhǔn)確度，故c選；
d．揮發(fā)的HCl進(jìn)入盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置會(huì)生成二氧化碳，則在C中被氫氧化鋇吸收的二氧化碳偏多，所以在B～C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，會(huì)使測(cè)定準(zhǔn)確度偏低，故d選；
故答案為：cd；
（4）BaCO₃質(zhì)量為3.94g，則n（BaCO₃）=

3.94g

197g/mol

=0.02mol，則n（CaCO₃）=0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×100g/mol=2g，所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2g

8g

×100%=25%，
故答案為：25%；
（5）B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進(jìn)入裝置C中，導(dǎo)致測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量偏大，測(cè)定的碳酸鈣的質(zhì)量偏大，碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高．
故答案為：B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進(jìn)入裝置C中；
（6）設(shè)AlCl₃和NaOH的濃度分別為c₁和c₂，相同體積為V，
①若NaOH稍多一些，生成部分NaAlO₂，此時(shí)參加反應(yīng)的AlCl₃的物質(zhì)的量是c₁Vmol，則完全沉淀消耗NaOH是3c₁Vmol，生成c₁V mol 的Al（OH）₃，又因?yàn)榛旌先芤褐泻�有鋁元素質(zhì)量與是沉淀中含有鋁元素質(zhì)量的2倍，則根據(jù)鋁守恒，說(shuō)明有

2

3

的氫氧化鋁溶解生成偏鋁酸根，剩余

1

3

氫氧化鋁沉淀，發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O反應(yīng)，所以根據(jù)反應(yīng)則又消耗了

2

3

c₁Vmol的氫氧化鈉，所以一共消耗的NaOH的物質(zhì)的量為：3c₁V+

2

3

c₁V=

11

3

c₁V=c₂V，所以c₁：c₂=3：11；
②當(dāng)氯化鋁過(guò)量時(shí)，氫氧化鈉不足，生成氫氧化鋁白色沉淀發(fā)生反應(yīng)：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，設(shè)反應(yīng)掉的鋁離子物質(zhì)的量為x，得到的沉淀物中鋁元素的質(zhì)量是所得溶液中鋁元素的質(zhì)量的0.5倍，則0.5（c₁V-x）=x，所以x=

1

3

c₁V，消耗氫氧化鈉3x，即c₁Vmol，所以c₁V=c₂V，所以此時(shí)c₁：c₂=1：1，所以原AlCl₃溶液和NaOH溶液物質(zhì)的量濃度之比可能是3：11或者1：1，
故答案為：3：11或者1：1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟的理解及評(píng)價(jià)、常用化學(xué)用語(yǔ)、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)組成的測(cè)定等，難度中等，是對(duì)所需知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，理解實(shí)驗(yàn)原理是解答的關(guān)鍵．