Question

15．化学兴趣小组查得某品牌牙膏中的摩擦剂主要成分是碳酸钙，其它成分遇盐酸无气体产生．他们想测定该牙膏中碳酸钙的质量分数．
【实验步骤】

①按如图连接好装置，并 检查气密性；
②在B装置中加入牙膏样品8.00g；
③缓缓通入空气一段时间，关闭止水夹，然后接上C、D装置；
④打开分液漏斗活塞，滴入10%的盐酸，至不再产生气泡为止；
⑤打开止水夹，再次缓缓通入空气，至C装置的质量不再增加；
⑥将C中的沉淀物过滤、洗涤、干燥，并测得固体的质量为3.94g．
【实验分析与数据处理】
（1）D装置的作用是吸收空气的水分和二氧化碳．
（2）步骤⑤中当C装置的质量不再增加说明生成的二氧化碳已经被全部吸收．
（3）通过计算得到该牙膏样品中碳酸钙的质量分数是25%．
（4）若无A装置，直接通入空气，则测定结果将偏大（填“偏大”“偏小”或“不变”）．
【交流讨论】
有同学认为不必测定C中生成的沉淀物质量，只要测定C装置在吸收CO₂前后的质量，一样可以确定碳酸钙的质量分数．请判断是否可以并说明理由：不可行．盐酸具有挥发性，也可以由B进入C，且C中可能还会进入水蒸气，导致的质量差，不仅仅是二氧化碳的原因．

Answer 1

分析 【实验步骤】有气体参加的反应，实验装置连接好后，要检验装置的气密性；
【实验分析与数据处理】
（1）根据碱石灰的成分分析；
（2）氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，生成碳酸钠和水；
（3）根据由CaCO₃+2HCI═CaCI₂+H₂O+CO₂↑，可以推出CaCO₃～CO₂，由Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O，可以推出CO₂～BaCO₃，进一步可以推出CaCO₃～BaCO₃；
（4）根据若没有A装置，直接通入空气，那么空气中的二氧化碳会被氢氧化钡溶液吸收，影响实验结果进行分析；
【交流讨论】B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中．

解答 解：【实验步骤】连接好装置后，应该检验装置的气密性，因为有气体参与反应；
【实验分析与数据处理】
（1）装置D的碱石灰可以吸收空气中二氧化碳气体，防止空气中的CO₂进入C装置中对测定产生影响；
（2）氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳，生成碳酸钠和水，装置C的质量不再增加，说明CO₂被NaOH完全吸收；
（3）解：设碳酸钙的质量为x，
因为CaCO₃～CO₂，CO₂～BaCO₃，所以CaCO₃～BaCO₃，
CaCO₃～BaCO₃，
 100    197
  x    3.94g
$\frac{100}{x}=\frac{197}{3.94g}$
x=2g，
牙膏样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{2g}{8g}$×100%=25%，
（4）若没有A装置，直接通入空气，那么空气中的二氧化碳会被氢氧化钡溶液吸收，会导致测定的碳酸钙质量偏大，从而导致测得CaCO₃的质量分数偏大．
【交流讨论】B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中，导致测定二氧化碳的质量偏大，测定的碳酸钙的质量偏大，碳酸钙的质量分数偏高．
故答案为：①检查气密性
（1）吸收空气的水分和二氧化碳
（2）生成的二氧化碳已经被全部吸收
（3）25%
（4）偏大
【交流讨论】
不可行．盐酸具有挥发性，也可以由B进入C，且C中可能还会进入水蒸气，导致的质量差，不仅仅是二氧化碳的原因

点评 本题考查对实验原理与操作步骤的理解及评价、常用化学用语、化学计算、物质组成的测定等，难度较大，是对所需知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础知识与分析问题、解决问题的能力，理解实验原理是解答的关键．