Question

17．化学兴趣小组对牙膏中摩擦剂成分及其含量进行探究．查资料得知：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成．
Ⅰ．取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤．
（1）往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤．氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（2）往（1）所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸．观察到的现象是通入CO₂气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解．
Ⅱ．利用如图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO₃沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数．

依据实验过程回答下列问题：
（3）实验过程中需持续缓缓通入空气．其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：把生成的CO₂气体全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收．
（4）装置D的作用是防止空气中CO₂进入C，影响实验．
（5）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是cd（填标号）．
a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体
b．滴加盐酸不宜过快
c．在A-B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d．在B-C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
（6）实验中准确称取 8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO₃平均质量为 3.94g．则样品中碳酸钙的质量分数为25%．
Ⅲ．
（7）₅₆Ba与Mg在同一主族，Ba在周期表的位置是第六周期IIA族，MgO的碱性比BaO弱（填“强”或“弱”），Mg（OH）₂的溶解度比Ba（OH）₂的溶解度小（填“大”或“小”）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）氢氧化铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠与水；
（2）往（1）所得滤液中先通入过量二氧化碳，发生反应AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入过量稀盐酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
Ⅱ．（3）实验通过C装置生成的碳酸钡的质量测定二氧化碳的质量，进而计算牙膏中碳酸钙的质量分数．装置中残留部分二氧化碳，不能被完全吸收，导致测定的碳酸钡的质量偏小；
（4）空气中二氧化碳进入C装置后能够与氢氧化钡反应，会影响实验测定，据此可知装置D的作用；
（5）a、在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体，防止影响碳酸钡质量的测定；
b、滴加盐酸过快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出装置C；
c、在AB之间增添盛有浓硫酸的洗气装置，吸收水分，不影响CO₂；
d、在BC之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置，二氧化碳中混有的HCl与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，影响了CO₂的量；
（6）BaCO₃质量为3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，则n（CaCO₃）=0.0200mol，质量为2.00g；
Ⅲ、（7）依据元素周期表分析Ba元素是56号元素与镁同主族，结合原子核外电子排布规律得到周期表中的位置，依据同主族递变规律分析判断氧化物稳定性和碱的强弱；

解答 解：Ⅰ．（1）氢氧化铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠与水，反应离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（2）往（1）所得滤液中先通入过量二氧化碳，发生反应AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入过量稀盐酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，
故答案为：通入CO₂气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解；
Ⅱ．（3）装置中残留部分二氧化碳，不能被完全吸收，导致测定的碳酸钡的质量偏小，持续缓缓通入空气的作用为：把生成的CO₂气体全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收．
故答案为：把生成的CO₂气体全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
（4）由于空气中二氧化碳进入C装置后能够与氢氧化钡反应，影响了实验测定，而装置D可防止空气中CO₂进入C，从而避免了对该实验测定的影响，
故答案为：防止空气中CO₂进入C，影响实验；
（5）a、在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体，防止影响碳酸钡质量的测定，可以提高测定准确度，故a错误；
b、滴加盐酸过快CO₂，CO₂来不及被吸收，就排出装置C，滴加盐酸不宜过快，使二氧化碳吸收完全，可以提高测定准确度，故b错误；
c、在AB之间增添盛有浓硫酸的洗气装置，吸收水分，不影响CO₂，不能提高提高测定准确度，故c正确；
d、在BC之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置，CO₂中混有的HCl与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，影响了CO₂的总量，不能提高测定准确度，故d正确；
故答案为：cd；
（6）BaCO₃质量为3.94g，则n（BaCO₃）=$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，则n（CaCO₃）=0.02mol，质量为0.02mol×100g/mol=2g，所以样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{2g}{8g}$×100%=25%，
故答案为：25%；
（7）₅₆Ba与Mg在同一主族，Ba为56号元素有六个电子层，最外层电子数为2，在周期表的位置是第六周期IIA族，同主族金属性依次增加，形成碱性增强，MgO的碱性比BaO弱，氢氧化镁难溶于水，氢氧化钡易溶于水，Mg（OH）₂的溶解度比Ba（OH）₂的溶解度小，
故答案为：第六周期IIA族；弱；小．

点评 本题考查探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度较大，涉及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、物质组成的测定等知识，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．