Question

化学兴趣小组对某品牌牙膏中碳酸钙含量进行以下探究。该牙膏摩擦剂主要由碳酸钙、氢氧化铝组成，其他成分遇到盐酸时无气体生成。现利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定B中生成的BaCO₃沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。请回答下列问题。

（1）装置A中牙膏样品放置在   （填仪器名称）中，盐酸放置在装置  （填仪器名称）中，A中至少发生    （填数字）个反应，写出其中一个反应的化学方程式       。
（2）若测定值比实际值小，可能的原因有        。（填字母）
a．装置A中水蒸气、HCl等进入装置B中      b．装置A中CO₂未完全进入装置B
c．CO₂气流速度太快导致Ba(OH)₂未完全吸收   d．盐酸未滴加过量
（3）为减少误差，现采取以下一些措施：
①在A、B之间增加一个装有  （填化学式）溶液的洗气瓶，它的作用是    _；
②将装置B中的长导管下方增加一个带孔球泡，可以提高   ；
③在装置B的后面再增加一个装有 （填药品名称或化学式）固体的干燥管，目的是 。
（4）准确称取三份各16.00 g的样品，进行测定，测得BaCO₃质量分别为3.96 g、3.92 g、3.94 g。请计算样品中碳酸钙的质量分数。     。（写出计算过程，4分）
（5）某同学利用上述方法测定牙膏中钙元素的质量分数。小李同学认为即使排除实验仪器和操作的影响，上述测定的结果仍有可能偏小，理由是    。

Answer 1

（1）锥形瓶 分液漏斗  2   CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑或Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O
（2）②③④
（3）①AgNO₃，除去HCl气体 ②二氧化碳吸收效率 ③碱石灰或氧化钙等 防止空气中的CO₂进入装置B
（4） 测得碳酸钡的质量为（3.96g +3.92g +3.94g）÷3= 3.94g   （1分）
参加反应的碳酸钙质量为2g（2分）
碳酸钙的质量分数为12.5%（1分）
（5）牙膏中可能含有钙的其它化合物（或其他合理答案）。

试题分析：（1）根据实验室常用仪器回答，图中装置A中的牙膏样品放置在锥形瓶中；盐酸放置在分液漏斗中；根据题意，A中至少发生2个反应：盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，盐酸和氢氧化铝反应生成氯化铝和水，故反应的化学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O。
（2）根据题意，A中生成的二氧化碳会进入B而被B吸收，实验就是通过测定B中生成的BaCO₃沉淀质量，以确定生成二氧化碳的质量，从而确定碳酸钙的质量分数。
a．若装置A中水蒸气、HCl等进入装置B中，会造成B装置后来的称重变大，即测定生成二氧化碳的质量偏大，故造成结果偏大；
b．若装置A中CO₂未完全进入装置B，则测定生成二氧化碳的质量偏小，故造成结果偏小；
c．若CO₂气流速度太快导致Ba(OH)₂未完全吸收，即部分二氧化碳气体逸出，则测定生成二氧化碳的质量偏小，故造成结果偏小；
d．若盐酸未滴加过量，则碳酸钙未能完全反应，故生成二氧化碳的质量偏小，故造成结果偏小。故选②③④
（3）根据上面的分析，①为防止HCl进入B装置，可在A、B之间增加装有硝酸银的装置；
②将装置B中的长导管下方增加一个带孔球泡，可增大二氧化碳与氢氧化钡溶液的接触面积，从而提高二氧化碳的吸收效率；
③在装置B的后面再增加一个装有碱石灰或氧化钙等药品的装置，可以阻止空气中的二氧化碳进入装置B，影响结果的测定。
（4）为了确保实验结果的误差更小，应使用3次实验的平均值，即测得碳酸钡的质量为（3.96g +3.92g +3.94g）÷3= 3.94g
设样品中碳酸钙的质量分数为x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，CO₂+Ba(OH)₂= BaCO₃↓+H₂O
CaCO₃→CO₂→BaCO₃
100         197
16g?x       3.94g
100：16g?x =197：3.94g
解得x=12.5%
（5）由于牙膏中可能含有钙的其它化合物，而根据题意，它们都不能与盐酸反应产生气体，故利用上述方法测定牙膏中钙元素的质量分数时，结果会偏小。
点评：对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等。