Question

化學興趣小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進行以下探究：
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無氣體生成．
I、摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗取適量牙膏樣品，加水攪拌、過濾．并進行如下實驗
（1）請完成表格中的填空：

實驗步驟	實現(xiàn)現(xiàn)象	反應的離子方程式
往濾渣中加入過量NaOH溶液．		①
過濾，往所得濾液中通入過量二氧化碳，	②	③
繼續(xù)加入過量稀鹽酸	④

Ⅱ、牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定
利用如圖所示裝置（圖中夾持儀器略去）進行實驗，充分反應后，測定C中生成的BaCO₃沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．

依據(jù)實驗過程回答下列問題：
（2）實驗過程中先后兩次鼓入空氣，第二次鼓入空氣的目的是：

 

．
（3）C中反應生成BaCO₃的化學方程式是

 

．
（4）下列各項措施中，不能提高測定準確度的是

 

（填標號）．
A．在加入鹽酸之前，應排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體
B．滴加鹽酸不宜過快
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
（5）實驗中準確稱取8.00g樣品三份，進行三次測定，測得BaCO₃平均質(zhì)量為3.94g．則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為

 

．
（6）某同學提出將C中的Ba（OH）₂換成濃H₂SO₄，通過測定D裝置反應前后的質(zhì)量差也可以測定CaCO₃的含量，假設反應前D裝置的質(zhì)量為m₁，實驗結(jié)束后D裝置的質(zhì)量為m₂，則樣品中CaCO₃的質(zhì)量為

 

．實驗證明按此測定的結(jié)果偏高，原因是

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：Ⅰ．（1）氫氧化鋁與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉與水，往（1）所得濾液中先通入過量二氧化碳，發(fā)生反應AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
Ⅱ．（2）實驗通過C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測定二氧化碳的質(zhì)量，進而計算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)．裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導致測定的碳酸鋇的質(zhì)量偏�。�
（3）二氧化碳與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇與水；
（4）A、在加入鹽酸之前，應排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測定；
B、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出裝置C；
C、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂；
D、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影響CO₂；
（5）BaCO₃質(zhì)量為3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，則n（CaCO₃）=0.0200mol，質(zhì)量為2.00g；
（6）U性管中吸收二氧化碳，通過測定D裝置反應前后的質(zhì)量差，結(jié)合元素守恒也可以測定CaCO₃的含量．

解答： 解：Ⅰ．（1）氫氧化鋁與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉與水，反應離子方程式為①Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，往①所得濾液中先通入過量二氧化碳，發(fā)生反應生成氫氧化鋁白色沉淀，③AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過量稀鹽酸，沉淀溶解生成氣體，反應Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，反應現(xiàn)象是通入CO₂氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸，沉淀溶解，有氣體產(chǎn)生；
故答案為：

實驗步驟	實現(xiàn)現(xiàn)象	反應的離子方程式
		①Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
	②有白色沉淀產(chǎn)生	③AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-
	④沉淀溶解，有氣體產(chǎn)生

Ⅱ．（2）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導致測定的碳酸鋇的質(zhì)量偏小，持續(xù)緩緩通入空氣的作用為：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，驅(qū)趕殘留在裝置中的CO₂ 以使生成的CO₂完全被吸收；
故答案為：驅(qū)趕殘留在裝置中的CO₂ 以使生成的CO₂完全被吸收．
（3）二氧化碳與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇與水，反應方程式為CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，故答案為：CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O；
（4）A、在加入鹽酸之前，應排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測定，可以提高測定準確度，故A不符合；
B、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂來不及被吸收，就排出裝置C，滴加鹽酸不宜過快，使二氧化碳吸收完全，可以提高測定準確度，故B不符合；
C、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂，不能提高提高測定準確度，故C符合；
D、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，影響CO₂，不能提高測定準確度，故D符合，
故選：CD；
（5）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)量分數(shù)為

2g

8g

×100%=25%，
故答案為：25%；
（6）U性管中吸收二氧化碳，通過測定D裝置反應前后的質(zhì)量差，結(jié)合元素守恒也可以測定CaCO₃的含量，假設反應前D裝置的質(zhì)量為m₁，實驗結(jié)束后D裝置的質(zhì)量為m₂，增重為二氧化碳的質(zhì)量，依據(jù)碳元素守恒得到樣品中CaCO₃的質(zhì)量為=

m2-m1

44

×100g，實驗證明按此測定的結(jié)果偏高，分析裝置圖可知裝置D會吸收氣體中的氯化氫，吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，導致U形管中增重的質(zhì)量增大，是測定結(jié)果偏高；
故答案為：

m2-m1

44

×100；D裝置吸收反應生成的CO₂外，還會吸收揮發(fā)出的HCl，同時空氣中的H₂O和CO₂ 也會進入D裝置．使m₂-m₁偏大．

點評：本題考查對實驗原理與操作步驟的理解及評價、常用化學用語、化學計算、物質(zhì)組成的測定等，難度較大，是對所需知識的綜合運用，需要學生具有扎實的基礎知識與分析問題、解決問題的能力，理解實驗原理是解答的關(guān)鍵．