Question

12．日常用牙膏的主要成分有：活性物質，摩擦劑，甘油等，假設牙膏中的摩擦劑成分為CaC0₃、SiO₂、Al（OH）₃中的一種或幾種物質組成，牙膏中其他成分均可溶于鹽酸，且無氣體產生．
（1）牙膏中添加甘油主要作用保溫
為進一步炭疽牙膏中摩擦劑成分，進行了以下探究：
Ⅰ．摩擦劑成分的定性檢驗：
設計實驗方案，驗證假設，請寫出實驗步驟以及預期現象和結論（可不填滿也可補充）．可選的試劑：稀鹽酸，稀硫酸，NaOH溶液，澄清石灰水．

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量牙膏樣品，加水充分攪拌、過濾	有難溶物存在
步驟2：	①有無色氣泡產生，說明有CaCO3 ②出現無色氣泡，說明含有碳酸鈣，說明有若有難溶物存在，說明有二氧化硅
步驟3：
…

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沉淀質量，以確定碳酸鈣的質量分數

依據實驗過程回答下列問題
（2）實驗過程中需持續(xù)緩緩通入空氣，其主要作用將生成的二氧化碳全部排入C中，使之完全被氫氧化鋇吸收
（3）儀器C中選擇Ba（OH）₂而不選擇Ca（OH）₂溶液原因：①氫氧化鋇的溶解度大，可以配制得較高的濃度②產物碳酸鋇的相對分子量大，可以減小實驗誤差
（4）下列各項措施中，能提高測定準確經度的是ab（填標號）
a．在加入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO₂氣體
b．緩慢滴加稀鹽酸
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1.00g樣品三份，進行三次測定，測得BaCO₂平均質量為3.94g，測樣品中碳酸鈣的質量分數為20%，若改測定C中生成BaCO₂的質量分數，兩方法測定的結果不同（填“相同”或“不同”），原因是B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中．

Answer 1

分析 （1）甘油具有吸濕性，所以牙膏中添加甘油主要作用是保溫；
Ⅰ．依據碳酸鈣和氫氧化鋁的性質分析設計實驗，證明含有碳酸鈣和氫氧化鋁的實驗方案和反應現象分析判斷；
Ⅱ．實驗通過C裝置生成的碳酸鋇的質量測定二氧化碳的質量，進而計算牙膏中碳酸鈣的質量分數，整個裝置中如果有二氧化碳會測定結果偏大，如果殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導致測定的碳酸鋇的質量偏小，由此分析解答：
（2）將生成的二氧化碳全部排入C裝置中，使之完全被氫氧化鋇吸收；
（3）可以通過溶解度的角度分析考慮，另碳酸鋇的相對分子量比碳酸鈣的相對分子量大得多，稱量讀數時誤差��；
（4）a．在加入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質量；
b．緩慢滴加稀鹽酸，防上滴加過快二氧化碳來不及吸收，排出C裝置；
c．在A-B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水，對碳酸鋇的質量無影響；
d．在B-C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，吸收氯化氫的同時生成二氧化碳，影響測定的準確度；
（5）BaCO₃質量為3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，則n（CaCO₃）=0.0200mol，質量為2.00g；裝置B中的水蒸氣和氯化氫氣體會進入裝置C．

解答 解：（1）甘油具有吸濕性，所以牙膏中添加甘油主要作用是保溫，故答案為：保溫；
Ⅰ．設計方案對步驟1，生成的難溶物進行定性實驗，將難溶物于試管，滴加直過量的鹽酸，若有無色氣泡產生，說明碳酸鈣的存在，若加鹽酸仍然出現不溶物，說明二氧化硅的存在，然后取上層清液少許，滴加氫氧化鈉，觀察現象，故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：
步驟2：取步驟1中適量濾渣于試管，滴加過量稀鹽酸．	①出現無色氣泡，說明含有碳酸鈣；②若有難溶物存在，說明有二氧化硅．
步驟3：取步驟2的上層清液，滴加氫氧化鈉溶液	溶液先生成沉淀，后沉淀溶解說明含有氫氧化鋁；若無明顯現象，則無氫氧化鋁．

（2）實驗過程中需持續(xù)緩緩通入空氣，其主要作用是將生成的二氧化碳氣體趕到C裝置中，被氫氧化鋇完全吸收，故答案為：將生成的二氧化碳全部排入C中，使之完全被氫氧化鋇吸收；
（3）氫氧化鋇的溶解度比氫氧化鈣的溶解度大得多，單位體積內氫氧化鋇溶解的量多，吸收效果好，另碳酸鋇的相對分子量比碳酸鈣的相對分子量大得多，稱量讀數時誤差小，故答案為：氫氧化鋇的溶解度大，可以配制得較高的濃度；產物碳酸鋇的相對分子量大，可以減小實驗誤差；
（4）a．在加入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質量，提高測定準確度，故正確；
b．緩慢滴加稀鹽酸，防上滴加過快二氧化碳來不及吸收，排出C裝置，提高測定準確度，故正確；
c．在A-B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水，對碳酸鋇的質量無影響，故錯誤；
d．在B-C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，吸收氯化氫的同時生成二氧化碳，影響測定的準確度，故錯誤；
故選：ab；
（5）BaCO₃質量為3.94g，則n（BaCO₃）=$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，則n（CaCO₃）=0.02mol，質量為0.02mol×100g/mol=2g，所以樣品中碳酸鈣的質量分數為$\frac{2g}{10.0g}$×100%=20%，B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中，導致測定二氧化碳的質量偏大，測定的碳酸鈣的質量偏大，碳酸鈣的質量分數偏高．
故答案為：20%；不同；B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中．

點評 本題考查對實驗原理與操作步驟的理解及評價、化學計算、物質組成的測定等，難度中等，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鍵．