题目内容
化学兴趣小组对牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究:
查得资料:某品牌牙膏摩擦剂由二氧化硅、碳酸钙、碳酸镁组成,还可能含有氢氧化铝和碳酸氢钙;牙膏中其它成分易溶于水,遇到盐酸无气体生成.
Ⅰ、摩擦剂中碳酸氢钙和氢氧化铝的定性检验:取适量牙膏样品,加水搅拌、过滤.并设计如下实验方案对该品牌牙膏摩擦剂的成分进行测定、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、二氧化碳
Ⅱ、牙膏样品中碳酸钙和碳酸镁的定量测定
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P中生成的BaCO3沉淀质量,以确定碳酸钙的质量分数.

依据实验过程回答下列问题:
(1)实验过程中先后两次鼓入空气,第二次鼓入空气的目的是: .
(2)实验中准确称取沉淀D1.76g样品三份,进行三次测定,测得BaCO3平均质量为3.94g.则D中碳酸钙的质量分数为 (保留三位有效数字).
查得资料:某品牌牙膏摩擦剂由二氧化硅、碳酸钙、碳酸镁组成,还可能含有氢氧化铝和碳酸氢钙;牙膏中其它成分易溶于水,遇到盐酸无气体生成.
Ⅰ、摩擦剂中碳酸氢钙和氢氧化铝的定性检验:取适量牙膏样品,加水搅拌、过滤.并设计如下实验方案对该品牌牙膏摩擦剂的成分进行测定、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、二氧化碳
实验步骤 | 预期现象和结论 | 步骤1:取适量牙膏样品加水充分搅拌、过滤,得滤液A和沉淀B. | / | 步骤2:取适量滤液A于试管中, |
有 |
步骤3:取适量沉淀B于试管中,加入过量 |
/ | 步骤4:往所得滤液中通入过量二氧化碳. | 产生成白色沉淀, |
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P中生成的BaCO3沉淀质量,以确定碳酸钙的质量分数.

依据实验过程回答下列问题:
(1)实验过程中先后两次鼓入空气,第二次鼓入空气的目的是:
(2)实验中准确称取沉淀D1.76g样品三份,进行三次测定,测得BaCO3平均质量为3.94g.则D中碳酸钙的质量分数为
分析:Ⅰ、实验目的是证明牙膏中含有碳酸氢钙和氢氧化铝,先将样品溶于水中,碳酸钙、碳酸镁、二氧化硅和氢氧化铝不溶解,碳酸氢钙溶于水,然后分别检验滤液中是否含有碳酸氢钙、沉淀中是否含有氢氧化铝,据此完成本题.
Ⅱ、(1)实验通过C装置生成的碳酸钡的质量测定二氧化碳的质量,进而计算牙膏中碳酸钙的质量分数.装置中残留部分二氧化碳,不能被完全吸收,导致测定的碳酸钡的质量偏小;
(2)BaCO3质量为3.94g,n(BaCO3)=0.0200mol,则则n(CaCO3)+n(MgCO3)=0.02mol,设出样品中碳酸钙和碳酸镁的物质的量,根据样品质量和二者的物质的量列式计算出碳酸钙的物质的量,再计算出碳酸钙的质量分数.
Ⅱ、(1)实验通过C装置生成的碳酸钡的质量测定二氧化碳的质量,进而计算牙膏中碳酸钙的质量分数.装置中残留部分二氧化碳,不能被完全吸收,导致测定的碳酸钡的质量偏小;
(2)BaCO3质量为3.94g,n(BaCO3)=0.0200mol,则则n(CaCO3)+n(MgCO3)=0.02mol,设出样品中碳酸钙和碳酸镁的物质的量,根据样品质量和二者的物质的量列式计算出碳酸钙的物质的量,再计算出碳酸钙的质量分数.
解答:解:I、步骤1:取适量牙膏样品加水充分搅拌、过滤,得含有碳酸氢钙的滤液A和含有二氧化硅、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝的沉淀B;
步骤2:取适量滤液A于试管中,滴加过量稀盐酸,有气泡产生,将产生的气体通入过量澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊;
步骤3:取适量沉淀B于试管中,加入氢氧化钠溶液,过滤,得含有偏铝酸根离子、硅酸根离子的滤液C和含有碳酸钙、碳酸镁等沉淀D为a克;
步骤4:往所得滤液中通入过量二氧化碳,产生成白色沉淀,该白色沉淀可能为硅酸,不能确定样品中是否含有氢氧化铝,因为发生了反应:SiO32-+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO3-,
故答案为:
II、(1)装置中残留部分二氧化碳,不能被完全吸收,导致测定的碳酸钡的质量偏小,持续缓缓通入空气的作用为:把生成的CO2气体全部排入P中,使之完全被Ba(OH)2溶液吸收,
故答案为:驱赶残留在装置中的CO2 以使生成的CO2完全被吸收;
(2)BaCO3质量为3.94g,则n(BaCO3)=
=0.02mol,则n(CaCO3)+n(MgCO3)=0.02mol,设碳酸钙的物质的量为xmol,碳酸镁的物质的量为ymol,则:
,解得:
,所以样品中碳酸钙的质量分数为:ω(CaCO3)=
×100%≈28.4%,
故答案为:28.4%.
步骤2:取适量滤液A于试管中,滴加过量稀盐酸,有气泡产生,将产生的气体通入过量澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊;
步骤3:取适量沉淀B于试管中,加入氢氧化钠溶液,过滤,得含有偏铝酸根离子、硅酸根离子的滤液C和含有碳酸钙、碳酸镁等沉淀D为a克;
步骤4:往所得滤液中通入过量二氧化碳,产生成白色沉淀,该白色沉淀可能为硅酸,不能确定样品中是否含有氢氧化铝,因为发生了反应:SiO32-+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO3-,
故答案为:
实验步骤 | 预期现象和结论 |
步骤2:滴加过量稀盐酸,将产生的气体通入过量澄清石灰水中 | 有气泡产生,澄清石灰水变浑浊. |
步骤3:氢氧化钠溶液 | |
步骤4: | 不能;SiO32-+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO3- |
故答案为:驱赶残留在装置中的CO2 以使生成的CO2完全被吸收;
(2)BaCO3质量为3.94g,则n(BaCO3)=
3.94g |
197g/mol |
|
|
100g/mol×0.005mol |
1.76g |
故答案为:28.4%.
点评:本题考查对实验原理与操作步骤的理解及评价、常用化学用语、化学计算、物质组成的测定等,题目难度较大,是对所需知识的综合运用,需要学生具有扎实的基础知识与分析问题、解决问题的能力,理解实验原理是解答的关键.

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