Question

牙膏中的摩擦剂约占牙膏成分的50%，主要用于增强牙膏的摩擦作用和去污效果，牙膏摩擦剂一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂组成．某化学兴趣小组对几种品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究：
（1）根据上述信息，推测摩擦剂应具备的性质有

 

（填序号）
①易溶于水 ②难溶于水  ③坚硬  ④柔软  ⑤颗粒较大  ⑥颗粒较小
（2）已知A品牌牙膏中的摩擦剂是Al（OH）₃，取适量牙膏样品，加水成分搅拌、过滤．
①往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤，Al（OH）₃与NaOH溶液反应的离子方程式是

 

．
②往①所得滤液中先通入过量CO₂，再加入过量稀盐酸，观察到的现象是

 

．
（3）已知B品牌牙膏中的可能含有一种或两种物质，将此牙膏中的摩擦剂溶于盐酸时，发现有不溶性物质，
①对B品牌牙膏摩擦剂的成分提出合理假设：
假设1：牙膏摩擦剂的成分为SiO₂
假设2：牙膏摩擦剂的成分为SiO₂和CaCO₃
假设3：牙膏摩擦剂的成分为

 

．
②设计方案对B品牌牙膏摩擦剂的成分进行实验，验证假设．请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）．
限选试剂：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量牙膏样品，加水成分搅拌、过滤，得滤液A和沉淀B．	/
步骤2：
步骤3：

（4）已知C品牌牙膏中的摩擦剂为CaCO₃，通过下列实验确定CaCO₃的质量分数．取20.0g牙膏样品溶于水后过滤，将所得沉淀溶解于100mL1mol/L的盐酸中，然后从所得的溶液中取20.00mL放入锥形瓶中，用1mol/L NaOH溶液进行滴定，测得消耗的NaOH溶液体积为5.00mL，则20.0g牙膏样品消耗的盐酸为

 

mol，C品牌牙膏中CaCO₃的质量分数为

 

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Answer 1

分析：（1）牙膏中的摩擦剂约占牙膏成分的50%，主要用于增强牙膏的摩擦作用和去污效果，牙膏摩擦剂一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂组成，摩擦剂应具备的性质是难溶于水，硬度大，颗粒小等性质；
（2）①Al（OH）₃是两性氢氧化物和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水；
②偏铝酸钠溶液中通入过量盐酸显生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝沉淀会溶解在盐酸中；
（3）①牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根据由上边物质中的两种组成，进行两种物质的组合考虑；
②依据碳酸钙和氢氧化铝的性质分析设计实验，证明含有碳酸钙和氢氧化铝的实验方案和反应现象分析判断；
（4）依据碳酸钙和盐酸反应后剩余的盐酸被氢氧化钠溶液滴定测定剩余盐酸溶质物质的量，注意溶液体积变化，依据化学方程式计算碳酸钙物质的量得到质量计算碳酸钙的质量分数；

解答：解：（1）牙膏中的摩擦剂约占牙膏成分的50%，主要用于增强牙膏的摩擦作用和去污效果，牙膏摩擦剂一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂组成，摩擦剂应具备的性质是难溶于水，硬度大，颗粒小等性质，实验选择②③⑥；
故答案为：②③⑥；
（2）①Al（OH）₃是两性氢氧化物和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
②偏铝酸钠溶液中通入过量盐酸，先生成氢氧化铝沉淀，然后氢氧化铝沉淀会溶解在盐酸中，反应的离子方程式为：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；
故答案为：通入CO₂气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体生成、沉淀溶解；
（3）①牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根据由上边物质中的两种组成，假设1：摩擦剂的成分为SiO₂；假设2：摩擦剂的成分为SiO₂和CaCO₃；所以还缺少SiO₂和Al（OH）₃；的组合；所以假设3是SiO₂和Al（OH）₃；
故答案为：二氧化硅和氢氧化铝；
②设计方案对B品牌牙膏摩擦剂的成分进行实验，验证假设，取适量牙膏样品，加水成分搅拌、过滤，得滤液A和沉淀B，取适量沉淀B于试管中，滴加过量稀盐酸，出现无色气泡，说明含有碳酸钙；取步骤2的上层清液，滴加氢氧化钠溶液，溶液先生成沉淀，后沉淀溶解说明含有氢氧化铝；
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：
步骤2：取适量沉淀B于试管中，滴加过量稀盐酸．	出现无色气泡，说明含有碳酸钙
步骤3：取步骤2的上层清液，滴加氢氧化钠溶液	溶液先生成沉淀，后沉淀溶解说明含有氢氧化铝．

（4）取20.0g牙膏样品溶于水后过滤，将所得沉淀溶解于100mL1mol/L的盐酸中，然后从所得的溶液中取20.00mL放入锥形瓶中，用1mol/L NaOH溶液进行滴定，测得消耗的NaOH溶液体积为5.00mL，20.00ml溶液被氢氧化钠溶液滴定反应计算得到与碳酸钙反应的氯化氢物质的量=20.00×10^-3L×1mol/L-5.00ml×10^-3L×1mol/L=0.020mol-0.005mol=0.015mol，100ml溶液中含有与碳酸钙反应的氯化氢物质的量为0.075mol，则20.0g牙膏样品消耗的盐酸为0.075mol；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，反应的碳酸钙物质的量=0.0375mol，碳酸钙质量分数=

0.0375mol×100g/mol

20.0g

×100%=18.75%；
故答案为：0.075，18.75%；

点评：本题考查了物质性质和组成的实验分析判断，分析理解实验设计工程的依据和过程是解题关键，掌握基础是解题关键，题目难度中等．