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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16.实验中学兴趣小组的同学发现,上个月做实验用的氢氧化钠溶液忘记了盖瓶盖.对于溶液是否变质,同学们提出了如下假设.
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假设二:该溶液全部变质,变质的原因是2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O(用方程式表示)
假设三:该溶液部分变质.此时该溶液中含有的溶质是NaOH、Na2CO3(用化学式表示).
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方案二:取溶液样品,向样品中逐滴加入稀盐酸至过量,若假设一正确,则出现的现象是自始至终都无气体生成;若假设二成立,则加稀盐酸就立刻有气体生成;若假设三成立,则出现的现象是先无气泡产生,过一会才产生气泡(假定Na2CO3与盐酸的反应一步完成)
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