Question

化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究：查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生．
Ⅰ．摩擦剂中氢氧化铝的定性检验：取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤．往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤，所得滤液中先通入过量二氧化碳反应的离子方程式是：

 

；再加入过量稀盐酸，观察到的现象是：

 

．
Ⅱ．牙膏样品中碳酸钙的定量测定：利用如图所示装置（图中夹持仪器略）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：

（1）实验过程中需持续缓缓通入氮气．其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：

 

（2）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是

 

（填标号）．
a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体
b．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
c． 滴加盐酸不宜过快
d． 在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
（3）实验中准确称取10.00g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

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：Ⅰ．氢氧化铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠与水；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．（1）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；
（2）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Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影响CO₂；
（3）BaCO₃质量为3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，则n（CaCO₃）=0.0200mol，质量为2.00g．

解答： 解：Ⅰ．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，往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，反应现象是通入CO₂气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生，沉淀溶解，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，加入盐酸有气体产生，沉淀溶解；
Ⅱ．（1）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；
（2）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不符合；
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不符合；
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符合；
d、在BC之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，影响CO₂，不能提高测定准确度，故d符合；
故选：cd；
（6）BaCO₃质量为3.94g，则n（BaCO₃）=

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

2g

10.0g

×100%=20%，
故答案为：20%．

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，难度中等，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．