Question

4．化学兴趣小组欲探究自己使用的某品牌牙膏的主要成分．
【查阅资料】
（1）牙膏的成分有活性物质、摩擦剂、保持牙膏湿润的甘油等物质．
（2）常用的牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂．
（3）牙膏除了碳酸钙以外，其他物质均不与稀盐酸反应产生气体．
（4）SiO₂不溶于水，也不与盐酸反应．Al（OH）₃和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠（NaAlO₂）和水，该反应的化学方程式为Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．偏铝酸钠和适量稀盐酸反应生成氢氧化铝，氢氧化铝和稀盐酸可以发生中和反应．
（5）相关物质的溶解性表：

物质	Al（OH）3	NaAlO2	AlCl3
溶解性	不溶	溶	溶

该品牌牙膏含有上述摩擦剂中的两种成分，为探究摩擦剂的组成，化学兴趣小组取适量该牙膏加水充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥，得到该牙膏中的摩擦剂．
【提出猜想】猜想1：摩擦剂的成分为Al（OH）₃和CaCO₃．
猜想2：摩擦剂的成分为SiO₂和CaCO₃．
猜想3：摩擦剂的成分为SiO₂和Al（OH）₃．
【设计实验】

实验步骤	预期实验现象	预期实验结论
组装如图装置进行实验．取少量摩擦剂于锥形瓶中，加入适量的稀盐酸．	固体全部溶解，有气泡，石灰水变混浊	则猜想1成立 锥形瓶中发生的化学反应方程式为Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑．
	摩擦剂部分溶解 石灰水无明显变化	则猜想3成立

【实验结论】经过实验验证，猜想1成立．
【实验反思】同学们为进一步确认摩擦剂中含有氢氧化铝，先在少量牙膏样品中加入过量的氢氧化钠溶液，静置一段时间，取上层清液，再滴加稀盐酸至过量．整个实验过程中观察到的现象为牙膏样品中部分固体溶解，向上层清夜中滴加稀盐酸时开始无现象，之后有固体产生，最后固体溶解，依据该现象可以判断摩擦剂中一定含有氢氧化铝．

Answer 1

分析 牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根据由上边物质中的两种组成，进行两种物质的组合考虑；根据预期实验结论猜想1正确，用猜想1的成分与盐酸反应考虑实验现象；根据若摩擦剂部分溶解，不产生气泡，说明不存在碳酸钙考虑哪一猜想正确；（1）根据方程式的写法考虑；（2）根据硫酸与碳酸钙反应的生成物考虑．

解答 解：牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根据由上边物质中的两种组成，猜想1：摩擦剂的成分为Al（OH）₃和CaCO₃；猜想3：摩擦剂的成分为SiO₂和Al（OH）₃；所以还缺少SiO₂和CaCO₃的组合；所以猜想2是SiO₂和CaCO₃；
预期实验结论猜想1正确，即牙膏摩擦剂的成分是Al（OH）₃和CaCO₃，加入盐酸后，氢氧化铝与盐酸反应，生成氯化铝和水；碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，所以现象是全部溶解，并产生气泡；
若摩擦剂部分溶解，不产生气泡，说明其中不能含有碳酸钙，因为碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，所以猜想3成立；
氢氧化铝与盐酸反应的反应物是氢氧化铝与盐酸，生成物是氯化铝和水，用观察法配平；
【实验反思】同学们为进一步确认摩擦剂中含有氢氧化铝，先在少量牙膏样品中加入过量的氢氧化钠溶液，静置一段时间，取上层清液，再滴加稀盐酸至过量．整个实验过程中观察到的现象为牙膏样品中部分固体溶解，向上层清夜中滴加稀盐酸时开始无现象，之后有固体产生，最后固体溶解，依据该现象可以判断摩擦剂中一定含有氢氧化铝．
答案：
【查阅资料】（4）Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O
提出猜想】猜想2：SiO₂和CaCO₃
设计实验】

实验步骤	预期实验现象	预期实验结论
稀盐酸		Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

【实验反思】牙膏样品中部分固体溶解，向上层清夜中滴加稀盐酸时开始无现象，之后有固体产生，最后固体溶解．

点评 解答本题关键是要知道氢氧化铝与碳酸钙都不溶于水，但能与盐酸反应，并且碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，要根据实验结论能反推出实验现象，根据实验现象推出物质组成，得出实验结论．