题目内容

4．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CO32-（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】

【实验步骤】
（1）按如图连接好装置后，并检查装置气密性；
（2）在B装置中加入牙膏样品5.00g；
（3）打开K1，关闭K2，通入空气一会儿；
（4）关闭K1，打开K2，向牙膏样品中滴入质量分数为10%的盐酸，直到不再产生气泡时，停止滴加盐酸；
（5）打开K1，关闭K2，再通入空气一会儿，至C中不再产生沉淀；
（6）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与盐酸反应，装置内试剂均足量且充分反应）
【实验分析及数据处理】
（1）若无A装置，直接通入空气，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气体进入C装置中．
（3）根据上面数据计算出牙膏样品中碳酸钙的质量分数为20%．
【实验反思】下列各项措施中，能提高CaCO3的质量分数测定准确度的是C（填序号）．
A．在装置B、C之间增加盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
B．在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶
C．缓缓滴加稀盐酸．

分析 【实验方案】
碳酸根离子能和氢离子结合生成水和二氧化碳，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；
【实验分析及数据处理】
氢氧化钠溶液能够吸收空气中的二氧化碳；
碱石灰能够吸收水蒸气和二氧化碳；
碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氢氧化钡和二氧化碳反应生成白色沉淀碳酸钡和水，根据碳酸钡质量可以计算二氧化碳质量，根据二氧化碳质量可以计算碳酸钙质量，进一步可以计算牙膏中碳酸钙的质量分数；
【实验反思】
碳酸氢钠能和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳；
如果滴加稀盐酸速率过快，容易导致反应生成的二氧化碳不能被C装置中的氢氧化钡溶液完全吸收．

解答 解：【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 CO32-；
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． 
故填：CO32-；Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O．
【实验步骤】
（1）按如图连接好装置后，并检查装置气密性．
故填：检查装置气密性．
【实验分析及数据处理】
（1）若无A装置，直接通入空气，会导致空气中的二氧化碳被C装置中的氢氧化钡溶液吸收，从而导致测定结果将偏大．
故填：偏大．
（2）D装置的作用是防止空气中的二氧化碳气体进入C装置中．
故填：防止空气中的二氧化碳气体进入C装置中．
（3）设碳酸钙质量为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=1.00g，
牙膏样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{1.00g}{5.00g}$×100%=20%，
故填：20%．
【实验反思】A．在装置B、C之间增加盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶时，二氧化碳中的氯化氢气体能和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，从而导致计算出的碳酸钙质量分数偏大，该选项不能提高CaCO3的质量分数测定准确度；
B．在装置A、B之间是否增加盛有浓硫酸的洗气瓶，都不影响二氧化碳的质量，该选项不能提高CaCO3的质量分数测定准确度；
C．缓缓滴加稀盐酸时，能使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钡溶液吸收，从而提高测定的准确度，该选项能提高CaCO3的质量分数测定准确度．
故填：C．

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．

练习册系列答案
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物质共性特性
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16．下列化学方程式书写正确的是（　　）
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024.36300
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 实验方法、现象 实验结论
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