Question

18．化学兴趣小组对某品牌牙膏中的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．
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）D装置的作用是：防止空气中的二氧化碳进入装置C干扰碳酸钙的定量测定
（2）B中发生反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O
（3）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是cd（填标号）．
a．实验结束时继续通入空气一会儿．      
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
（4）进行三次实验，每次实验中准确称取8.00g样品，测得BaCO₃平均质量为3.94g．则样品中碳酸钙的质量分数为25%．
（5）有人认为不必测定C中生成的BaCO₃质量，只要测定装置C在吸收CO₂前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数．这样做不行，为什么？B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中．

Answer 1

分析 （1）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，依据碳元素守恒以确定碳酸钙的质量分数，装置D防止空气中二氧化碳进入装置C；
（2）该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成，滴入盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水；
（3）a、实验结束时继续通入空气一会儿，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；
（4）BaCO₃质量为3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，则n（CaCO₃）=0.0200mol，质量为2.00g；
（5）B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中．

解答 解：（1）利用如图所示装置测定C中生成的BaCO₃沉淀质量，依据碳元素守恒以确定碳酸钙的质量分数，装置D防止空气中二氧化碳进入装置C，装置D的作用是防止空气中的二氧化碳进入装置C干扰碳酸钙的定量测定，
故答案为：防止空气中的二氧化碳进入装置C干扰碳酸钙的定量测定；
（2）该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成，滴入盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的离子方程式为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
（3）a、实验结束时继续通入空气一会儿，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；
故答案为：cd；
（4）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）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：B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中．

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．