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：某品牌牙膏中的摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其它成分不与酸、碱反应．
I．利用下图所示装置（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：
（1）以下检查整套装置气密性的操作正确的是a（填字母代号）．
a．组装好仪器后，密封装置A的进气口和装置D的出气口，分液漏斗中装水，打开分液漏斗的两个活塞，若水滴不进去，则整套装置不漏气
b．裝好药品后，密封装置A的进气口和装置D的出气口，打开分液漏斗的两个活塞，若盐酸滴不进去，则整套装置不漏气
c．微热B，若A中溶液进入长导管，C中长导管冒气泡，则整套装置不漏气
（2）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．
（3）盐酸有一定程度的挥发性，为什么该兴趣小组不在B、C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置？碳酸氢钠虽能吸收盐酸，但也产生CO₂，HCl即使进入装置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就会被Ba（OH）₂中和，不会溶解BaCO₃．
（4）实验中准确称取16.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO₃平均质量为7.88g．则样品中碳酸钙的质量分数为25%．
Ⅱ．为确定该牙膏摩擦剂中氢氧化铝的存在，请设计实验．

实验步骤	预期现象与结论
取适量牙膏样品于试管中，加入足量的NaOH溶液，过滤， 向滤液中滴加盐酸．	滤液中先出现白色沉淀， 随后沉淀溶解，说明该牙膏摩擦剂中含氢氧化铝．

Answer 1

分析 I．（1）根据气压差原理检验装置的气密性，检验装置气密性必须在装置药品之前进行，在装置中如果微热B，由于长导管被液封，所以无论装置气密性是否良好，A装置中导管都不会出现液柱，据此答题；
（2）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；
（3）挥发出来的氯化氢气体与饱和碳酸氢钠溶液反应会产生二氧化碳，影响实验结果测量；
（4）根据碳元素守恒可知关系式：CaCO₃～BaCO₃，据此求得碳酸钙的质量，进而确定质量分数；
II．确定该牙膏摩擦剂中氢氧化铝的存在，根据氢氧化铝的两性的特点，可以将牙膏样品在加入足量的NaOH溶液，过滤后，向滤液中滴加盐酸，如果滤液中先出现白色沉淀，随后沉淀溶解，则说明该牙膏摩擦剂中含氢氧化铝，据此答题．

解答 解：I．（1）根据气压差原理检验装置的气密性，检验装置气密性必须在装置药品之前进行，在装置中如果微热B，由于长导管被液封，所以无论装置气密性是否良好，A装置中导管都不会出现液柱，故选a；
（2）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；
（3）挥发出来的氯化氢气体与饱和碳酸氢钠溶液反应会产生二氧化碳，影响实验结果测量，而HCl即使进入装置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就会被Ba（OH）₂中和，不会溶解BaCO₃，所以不在B、C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置，
故答案为：碳酸氢钠虽能吸收盐酸，但也产生CO₂，HCl即使进入装置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就会被Ba（OH）₂中和，不会溶解BaCO₃；
（4）根据碳元素守恒可知关系式：CaCO₃～BaCO₃，BaCO₃平均质量为7.88g，所以碳酸钙的质量为$\frac{7.88g}{197}×100$=4.00g，所以样品中碳酸钙的质量分数为$\frac{4.00}{16.00}$×100%=25%，
故答案为：25%；
II．确定该牙膏摩擦剂中氢氧化铝的存在，根据氢氧化铝的两性的特点，可以将牙膏样品在加入足量的NaOH溶液，过滤后，向滤液中滴加盐酸，如果滤液中先出现白色沉淀，随后沉淀溶解，则说明该牙膏摩擦剂中含氢氧化铝，所以设计实验为

实验步骤	预期现象与结论
取适量牙膏样品于试管中，加入足量的NaOH溶液，过滤，向滤液中滴加盐酸	滤液中先出现白色沉淀，随后沉淀溶解，说明该牙膏摩擦剂中含氢氧化铝

，
故答案为：

实验步骤	预期现象与结论
加入足量的NaOH溶液，过滤，向滤液中滴加盐酸	滤液中先出现白色沉淀，随后沉淀溶解，说明该牙膏摩擦剂中含氢氧化铝

．

点评 本题考查较为综合，以物质的制备实验为载体，综合考查实验的设计、物质的分离、提纯等知识，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，注意根据物质的性质设计实验方案，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，题目难度中等．