题目内容

10．牙膏是生活中常见的物质，其配料成分有摩擦剂、增稠剂、发泡剂等，其中摩擦剂的类型很多，如CaCO3、Al（OH）3、SiO2等．我校化学兴趣小组想探究牙膏摩擦剂的成分．
【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；碱石灰由生石灰和氢氧化钠组成；氢氧化钡和氢氧化钙化学性质相似，也能与二氧化碳反应生成白色BaCO3沉淀和水．
【实验方案】取少量牙膏于试管中，加入过量稀盐酸，出现气泡，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，证明摩擦剂中含有CO32-（填离子符号）．
【提出问题2】该牙膏中CaCO3的质量分数是多少？
【实验装置】（不考虑装置内原有空气对实验的影响）

【实验步骤】
（1）按上图连接好装置后，发现一处明显的错误，改正为C装置中进气管伸入液面以下，出气管稍露出橡皮塞即可；
（2）重新连接好装置，并检查装置的气密性；
（3）在B装置中加入牙膏样品8.00g；
（4）关闭K1，打开K2，向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至不再有气泡产生，停止滴加盐酸；
（5）打开K1，关闭K2，缓缓鼓入一段时间空气，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；
（7）重复实验．
（已知此品牌牙膏中的摩擦剂为碳酸钙，且其他成分不和盐酸反应，装置内试剂均足量．）
【实验数据】重复实验，3次数据记录如下：
实验次数实验1实验2实验3
C装置中沉淀质量（g）3.933.943.95
【实验分析及数据处理】
（1）上述数据能否由托盘天平测得？不能．（填“能”或“不能”）
（2）若没有A装置，则测定结果将偏大．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）D装置的作用是防止空气中的二氧化碳被C装置吸收，影响实验测量结果．
（4）据上表数据，计算该牙膏样品中CaCO3的质量分数？
【实验反思】
（1）重复实验，取平均值的意义在于减小误差．
（2）下列各项措施中，能提高测定准确度的是c（填序号）．
a．在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶
b．在装置B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶
c．缓缓滴加稀盐酸．

分析 【实验方案】根据碳酸根离子的检验方法分析解答；
【实验步骤】（1）根据洗气装置中导管应长进短出进行分析；
（2）根据实验前应检查装置的气密性，防止装置漏气进行分析；
（4）根据装置设计原理和实验目的分析解答；
（5）根据再次打开K1，关闭K2，缓缓通入一段时间空气，使生成的二氧化碳充分反应进行分析；
（6）根据将C装置中的固体混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量更准确进行分析；
【实验分析及数据处理】（1）根据天平的精确度分析解答；
（2）根据A装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止测量结果不准确进行分析；
（3）根据D装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止测量结果不准确进行分析；
（4）根据所测生成沉淀数据的平均值，计算反应的二氧化碳的质量，并进而计算参加反应的碳酸钙的质量进行分析；
【实验反思】（1）根据多次测量，求其平均值是实验的常用方法，可减少误差进行分析；
（2）根据在装置B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶，氯化氢气体可与碳酸氢钠反应生成二氧化碳使测定结果偏高；缓缓滴加稀盐酸可使生成的二氧化碳反应完全，使测量结果更准确进行分析．

解答 解：【实验方案】取少量牙膏于试管中，加入过量稀盐酸，出现气泡，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，说明生成二氧化碳，从而证明摩擦剂中含有碳酸根离子；
【实验步骤】（1）C的作用是吸收反应生成的二氧化碳，洗气装置中导管应长进短出；
（2）实验前应检查装置的气密性，防止装置漏气；
（4）关闭K1，打开K2，向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至不再生成气体，停止滴加盐酸；
（5）再次打开K1，关闭K2，缓缓通入一段时间空气，使生成的二氧化碳全部排出，充分反应，至C中不再产生沉淀；
（6）将C装置中的固体混合物过滤、洗涤，除去表面的其他物质，然后烘干后称量其质量更准确；
【实验分析及数据处理】（1）天平只能精确到0.1g，所以用天平无法测量；
（2）A装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，若没有该装置，则进入C的气体还有空气中的二氧化碳，使测量结果偏大；
（3）D装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止空气中二氧化碳进入，使测量结果不准确；
（4）设样品中碳酸钙的质量为x
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑     Ba（OH）2+CO2═BaCO3↓+H2O
BaCO3～CaCO3，
197    100
3.94g   x
$\frac{197}{3.94g}=\frac{100}{x}$
x=2g
所以样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{2g}{8g}$×100%=25%；
【实验反思】（1）多次测量，求其平均值是实验的常用方法，可减少误差；
（2）在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶，是吸收水蒸气，而水蒸气对于二氧化碳无影响；在装置B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶，则由B中挥发出来的氯化氢气体会与洗气装置中的NaHCO3反应，生成二氧化碳气体，使测定结果偏高；缓缓滴加稀盐酸可使生成的二氧化碳反应完全，使测量结果更准确．
故答案为：【实验方案】CO32-；
【实验步骤】（1）C装置中进气管伸入液面以下，出气管稍露出橡皮塞即可；
（2）检查装置的气密性；
（4）不再有气泡产生；
（5）打开K1，关闭K2，缓缓鼓入一段时间空气；
（6）洗涤；
【实验分析及数据处理】（1）不能；
（2）偏大；
（3）防止空气中的二氧化碳被C装置吸收，影响实验测量结果；
（4）该牙膏样品中CaCO3的质量分数为25%；
【实验反思】
（1）减小误差；
（2）c．

点评 本题难度较大，属于盐的性质中实验方法和过程的探究，根据物质的化学性质，要认真分析，不仅要把握实验设计的每一个步骤中的实验目的，装置的用途等知识，还要对有关的计算准确，能考查学生综合分析、解决问题的能力，计算牙膏中碳酸钙的含量时，也可利用关系式法求解．

练习册系列答案
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