Question

8．牙膏是由粉狀摩擦劑、濕潤劑、表面活性劑、粘合劑、香料、甜味劑及其它特殊成分構(gòu)成的．經(jīng)查文獻(xiàn)獲悉，某品牌牙膏中摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成，牙膏中其它成分不與酸、堿反應(yīng)．
I．測定牙膏中摩擦劑碳酸鈣的含量：利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，通過測定C中生成沉淀的質(zhì)量來確定樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．圖中夾持儀器略去．

依據(jù)實(shí)驗(yàn)過程回答下列問題：
（1）以下檢查整套裝置氣密性的操作正確的是a（填字母代號）．
a．組裝好儀器后，關(guān)閉K₁和K₃、打開K₂，分液漏斗中裝水．打開分液漏斗的兩個(gè)活塞，若漏斗中水下滴一會(huì)后停止，且液面不再降低，則整套裝置不漏氣．
b．裝好藥品后，關(guān)閉K₁和K₃、打開K₂．打開分液漏斗的兩個(gè)活塞，若漏斗中鹽酸下滴一會(huì)后停止，且液面不再降低，則整套裝置不漏氣．
c．短時(shí)間輕微加熱B，若A中溶液進(jìn)入長導(dǎo)管，C中長導(dǎo)管冒氣泡，則整套裝置不漏氣．
（2）實(shí)驗(yàn)過程中需持續(xù)緩慢通入空氣，其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收．
（3）鹽酸有一定程度的揮發(fā)性，為什么實(shí)驗(yàn)時(shí)不在B、C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置？碳酸氫鈉雖能吸收鹽酸，但也產(chǎn)生CO₂，HCl即使進(jìn)入裝置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就會(huì)被Ba（OH）₂中和，不會(huì)溶解BaCO₃．
（4）實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱取20.00g樣品三份，進(jìn)行三次測定，測得BaCO₃平均質(zhì)量為7.88g．則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.0%．
II．為確定該牙膏摩擦劑中氫氧化鋁的存在，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
取適量牙膏樣品于試管中，加入足量的NaOH溶液，過濾，向?yàn)V液中滴加鹽酸．	濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁．

Answer 1

分析 I．利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，通過測定C中生成沉淀的質(zhì)量來確定樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，裝置A中通過空氣除去空氣中二氧化碳，通入后續(xù)裝置排凈裝置內(nèi)空氣，裝置B中分液漏斗中的鹽酸滴入牙膏樣品及其酸堿指示劑，通入空氣把生成的二氧化碳?xì)怏w全部趕入裝置C吸收，裝置D防止空氣中二氧化碳進(jìn)入游戲測定準(zhǔn)確度，
（1）根據(jù)氣壓差原理檢驗(yàn)裝置的氣密性，檢驗(yàn)裝置氣密性必須在裝置藥品之前進(jìn)行，在裝置中如果微熱B，由于長導(dǎo)管被液封，所以無論裝置氣密性是否良好，A裝置中導(dǎo)管都不會(huì)出現(xiàn)液柱，據(jù)此答題；
（2）實(shí)驗(yàn)通過C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測定二氧化碳的質(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)致測定的碳酸鋇的質(zhì)量偏�。�
（3）揮發(fā)出來的氯化氫氣體與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量；
（4）根據(jù)碳元素守恒可知關(guān)系式：CaCO₃～BaCO₃，據(jù)此求得碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)而確定質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
II．確定該牙膏摩擦劑中氫氧化鋁的存在，根據(jù)氫氧化鋁的兩性的特點(diǎn)，可以將牙膏樣品在加入足量的NaOH溶液，過濾后，向?yàn)V液中滴加鹽酸，如果濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，則說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁，據(jù)此答題．

解答 解：I．（1）根據(jù)氣壓差原理檢驗(yàn)裝置的氣密性，檢驗(yàn)裝置氣密性必須在裝置藥品之前進(jìn)行，在裝置中如果微熱B，由于長導(dǎo)管被液封，所以無論裝置氣密性是否良好，A裝置中導(dǎo)管都不會(huì)出現(xiàn)液柱，故選a，
故答案為：a；
（2）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測定的碳酸鋇的質(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）揮發(fā)出來的氯化氫氣體與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量，而HCl即使進(jìn)入裝置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就會(huì)被Ba（OH）₂中和，不會(huì)溶解BaCO₃，所以不在B、C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，
故答案為：碳酸氫鈉雖能吸收鹽酸，但也產(chǎn)生CO₂，HCl即使進(jìn)入裝置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就會(huì)被Ba（OH）₂中和，不會(huì)溶解BaCO₃；
（4）根據(jù)碳元素守恒可知關(guān)系式：CaCO₃～BaCO₃，BaCO₃平均質(zhì)量為7.88g，所以碳酸鈣的質(zhì)量為$\frac{7.88g}{197}$=4.00g，
所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4.00g}{20.00g}$×100%=20.0%，
故答案為：20.0%；
II．確定該牙膏摩擦劑中氫氧化鋁的存在，根據(jù)氫氧化鋁的兩性的特點(diǎn)，可以將牙膏樣品在加入足量的NaOH溶液，過濾后，向?yàn)V液中滴加鹽酸，如果濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，則說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
取適量牙膏樣品于試管中，加入足量的NaOH溶液，過濾，向?yàn)V液中滴加鹽酸	濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁

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故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
加入足量的NaOH溶液，過濾，向?yàn)V液中滴加鹽酸	濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁

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點(diǎn)評 本題考查較為綜合，以物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)為載體，綜合考查實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、物質(zhì)的分離、提純等知識，對實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟的理解及評價(jià)、常用化學(xué)用語、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)組成的測定等，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與分析問題、解決問題的能力，理解實(shí)驗(yàn)原理是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．