题目内容

化学兴趣小组对某品牌牙膏中碳酸钙含量进行以下探究。该牙膏摩擦剂主要由碳酸钙、氢氧化铝组成,其他成分遇到盐酸时无气体生成。现利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验,充分反应后,测定B中生成的BaCO3沉淀质量,以确定碳酸钙的质量分数。请回答下列问题。

(1)装置A中牙膏样品放置在   (填仪器名称)中,盐酸放置在装置  (填仪器名称)中,A中至少发生    (填数字)个反应,写出其中一个反应的化学方程式       
(2)若测定值比实际值小,可能的原因有        。(填字母)
a.装置A中水蒸气、HCl等进入装置B中      b.装置A中CO2未完全进入装置B
c.CO2气流速度太快导致Ba(OH)2未完全吸收   d.盐酸未滴加过量
(3)为减少误差,现采取以下一些措施:
①在A、B之间增加一个装有  (填化学式)溶液的洗气瓶,它的作用是    _
②将装置B中的长导管下方增加一个带孔球泡,可以提高   
③在装置B的后面再增加一个装有 (填药品名称或化学式)固体的干燥管,目的是 
(4)准确称取三份各16.00 g的样品,进行测定,测得BaCO3质量分别为3.96 g、3.92 g、3.94 g。请计算样品中碳酸钙的质量分数。     。(写出计算过程,4分)
(5)某同学利用上述方法测定牙膏中钙元素的质量分数。小李同学认为即使排除实验仪器和操作的影响,上述测定的结果仍有可能偏小,理由是    
(1)锥形瓶 分液漏斗  2   CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑或Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
(2)②③④
(3)①AgNO3,除去HCl气体 ②二氧化碳吸收效率 ③碱石灰或氧化钙等 防止空气中的CO2进入装置B
(4) 测得碳酸钡的质量为(3.96g +3.92g +3.94g)÷3= 3.94g   (1分)
参加反应的碳酸钙质量为2g(2分)
碳酸钙的质量分数为12.5%(1分)
(5)牙膏中可能含有钙的其它化合物(或其他合理答案)。

试题分析:(1)根据实验室常用仪器回答,图中装置A中的牙膏样品放置在锥形瓶中;盐酸放置在分液漏斗中;根据题意,A中至少发生2个反应:盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳,盐酸和氢氧化铝反应生成氯化铝和水,故反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O。
(2)根据题意,A中生成的二氧化碳会进入B而被B吸收,实验就是通过测定B中生成的BaCO3沉淀质量,以确定生成二氧化碳的质量,从而确定碳酸钙的质量分数。
a.若装置A中水蒸气、HCl等进入装置B中,会造成B装置后来的称重变大,即测定生成二氧化碳的质量偏大,故造成结果偏大;
b.若装置A中CO2未完全进入装置B,则测定生成二氧化碳的质量偏小,故造成结果偏小;
c.若CO2气流速度太快导致Ba(OH)2未完全吸收,即部分二氧化碳气体逸出,则测定生成二氧化碳的质量偏小,故造成结果偏小;
d.若盐酸未滴加过量,则碳酸钙未能完全反应,故生成二氧化碳的质量偏小,故造成结果偏小。故选②③④
(3)根据上面的分析,①为防止HCl进入B装置,可在A、B之间增加装有硝酸银的装置;
②将装置B中的长导管下方增加一个带孔球泡,可增大二氧化碳与氢氧化钡溶液的接触面积,从而提高二氧化碳的吸收效率;
③在装置B的后面再增加一个装有碱石灰或氧化钙等药品的装置,可以阻止空气中的二氧化碳进入装置B,影响结果的测定。
(4)为了确保实验结果的误差更小,应使用3次实验的平均值,即测得碳酸钡的质量为(3.96g +3.92g +3.94g)÷3= 3.94g
设样品中碳酸钙的质量分数为x
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,CO2+Ba(OH)2= BaCO3↓+H2O
CaCO3→CO2→BaCO3
100         197
16g?x       3.94g
100:16g?x =197:3.94g
解得x=12.5%
(5)由于牙膏中可能含有钙的其它化合物,而根据题意,它们都不能与盐酸反应产生气体,故利用上述方法测定牙膏中钙元素的质量分数时,结果会偏小。
点评:对于验证型实验探究,要熟记物质的性质或变化规律,根据给出的实验设计方案,进行实验、分析和探究,并通过观察、记录和分析的实验现象,来验证该物质的性质或变化规律等。
练习册系列答案
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【实验准备】
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NaCl溶液
Na2SO4溶液
Na2CO3溶液
加入稀盐酸
无明显变化
无明显变化
现象Ⅰ
加入BaCl2溶液
无明显变化
产生白色沉淀
产生白色沉淀
加入AgNO3溶液
产生白色沉淀
溶液略呈浑浊
产生淡黄色沉淀
(1)现象I是       
(2)BaCl2溶液与Na2SO4溶液混合发生复分解反应,则白色沉淀的化学式为       
【实验过程】
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序号
加入试剂及操作
没有使用的暖袋
失效后的暖袋
 

加入足量水观察
无色溶液,大量固体在烧杯底部
无色溶液,大量固体在烧杯底部

取I中上层清液,向其中滴加盐酸
无变化
无变化

取I中上层清液,向其中滴加BaCl2溶液
无变化
无变化

取I中上层清液,向其中滴加AgNO3溶液
白色沉淀
白色沉淀

另取黑色粉末加入足量盐酸
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加入盐酸溶液的质量/g
0
2
3.65
6
样品的pH
12
9
7
4
(1)当pH=4时,溶液中所含的溶质是     (写化学式)
(2)求样品中Ca(OH)2的质量分数。
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(3)溶液蒸发结晶得到固体C的过程中,常用玻璃棒搅拌,其目的是__________________。
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【交流与评价】请你把乙同学的可能猜想结果写在横线上;
【活动与探究】甲同学取原溶液向其中倾倒一定量的稀盐酸观察到有大量气泡产生,于是得出该溶液中的溶质是NaOH、Na2CO3的结论,证实了自己的猜想。
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【解释与结论】大家经过分析找出了丙同学所用试剂与甲同学相同,却没有看到气泡的原因。你认为可能的原因是                                                 。经过上述三位同学的共同努力,大家终于对溶液中溶质的成分得出了正确结论。
Ⅱ.定量探究
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请你利用方案①所得数据计算固体产品C中氢氧化钠的质量分数(请列出计算过程)
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另一组同学根据方案②所得数据计算出的氢氧化钠质量分数与方案①相比明显偏小,请你分析其中的可能原因:_________________________________。

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