Question

18．牙膏摩擦剂的类型很多，如CaCO₃、SiO₂或它们的混合物．某兴趣小组对某品牌牙膏摩擦剂的成分进行了如下探究．
【提出问题1】某品牌牙膏中是否含有CaCO₃？
【查阅资料】二氧化硅不与稀盐酸反应；碱石灰主要成分为生石灰与氢氧化钠．
【实验方案】取少量牙膏于试管中，加入适量的稀盐酸，出现气泡，将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明摩擦剂中含有CO₃^2-（填离子符号）；石灰水变浑浊的化学方程式为Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
【提出问题2】该牙膏中CaCO₃的质量分数是多少？
【实验装置】

（1）连接好装置后，首先进行的操作是检查装置的气密性．
（2）在B装置中加入牙膏样品5g；
（3）关闭K₁，打开K₂（填“打开”或“关闭”），向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至B中无气泡产生时，停止滴加盐酸；
（4）打开K₁，关闭K₂，缓缓鼓入空气，至C中不再产生沉淀．
（5）将C装置中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量为1.97g．（已知此品牌牙膏中的其他成分不和盐酸反应，装置内试剂均足量且充分反应．）
【实验分析及数据处理】
（1）若没有A装置，则实验测定结果将偏大．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（2）D装置的作用是防止空气中的二氧化碳进入装置C中．
（3）根据上面数据计算，牙膏样品中碳酸钙的质量分数是20%．

Answer 1

分析 【实验方案】碳酸钙能够稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
【实验步骤】凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；
二氧化碳能和氢氧化钡反应生成白色沉淀碳酸钡和水；
氢氧化钠溶液能够吸收空气中的二氧化碳；
碱石灰能够吸收水和二氧化碳．

解答 解：【实验方案】
将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳，证明摩擦剂中含有碳酸钙，碳酸钙中含有碳酸根离子，碳酸根离子可以表示为CO₃^2-；
二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，是因为二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
【提出问题2】该牙膏中CaCO₃的质量分数是多少？
【实验步骤】
（1）连接好装置，首先进行的操作是检查装置的气密性；
（3）关闭K₁，打开K₂，然后向牙膏样品中滴入质量分数为10%的盐酸，至B中无气泡产生时，停止滴加盐酸；
（4）打开K₁，关闭K₂，缓缓鼓入空气，至C中不再产生沉淀；
【实验分析及数据处理】
（1）若没有A装置，则空气中的二氧化碳能够被氢氧化钡溶液吸收，从而导致测定结果偏大；
（2）D装置的作用是防止空气中的二氧化碳进入装置C中；
（3）设碳酸钙的质量为x，
由CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O可知，CaCO₃～BaCO₃↓，
CaCO₃～BaCO₃↓，
 100    197
  x     1.97g
$\frac{100}{x}=\frac{197}{1.97g}$
x=1g，
牙膏样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{1g}{5g}×$100%=20%
故答案为：
【实验方案】CO₃^2-；Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
【实验装置】
（2）检查装置的气密性；
（3）关闭；打开；
（4）不再产生沉淀；
【实验分析及数据处理】
（1）偏大；
（2）防止空气中的二氧化碳进入装置C中；
（3）20%．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．