Question

16．化学兴趣小组对某品牌牙膏中磨擦剂成分及其含量进行以下探究：
查得资料：该牙膏磨擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成． 
Ⅰ．磨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．
（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．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：
（3）实验过程中需持续缓缓通入空气．A中NaOH溶液的作用：除去空气中CO₂减少实验误差．
（4）C中反应生成BaCO₃的化学方程式是Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O．
（5）实验中准确称取10.00g样品，平均分成三份进行三次测定，每次都充分反应，测得每次BaCO₃平均质量为1.97g．则样品中碳酸钙的质量分数为30%．
（6）测定C中生成的BaCO₃沉淀质量所用的方法是：比较反应前后C装置的质量差．按如图所示装置，按正常的步骤进行实验，测定结果通常都偏高（填“偏高”或“偏低”），理由是B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中，导致增重（只答一个即可）．

Answer 1

分析 增重A是空气通过除去空气中的二氧化碳气体，目的是排净装置内空气，把反应生成的二氧化碳全部排出到装置C中吸收，装置B中是样品和盐酸反应生成的气体通过装置C吸收，测定增重得到生成碳酸钡质量，结合碳元素守恒计算碳酸钙含量，装置D是防止空气中二氧化碳进入装置C影响测定结果，
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）二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡与水；
（5）BaCO₃质量为1.97g n（BaCO₃）=0.0100mol，则n（CaCO₃）=0.0100mol，质量为1.00g；
（6）装置B中的水蒸气和氯化氢气体会进入装置C．

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，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：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，A中NaOH溶液的作用是除去空气中CO₂减少实验误差，
故答案为：除去空气中CO₂减少实验误差；
（4）二氧化碳与氢氧化钡反应生成碳酸钡与水，反应方程式为CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，
故答案为：Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O；
（5）BaCO₃质量为1.97g，则n（BaCO₃）=$\frac{1.97g}{197g/mol}$=0.01mol，则n（CaCO₃）=0.01mol，质量为0.01mol×100g/mol=1g，所以实验中准确称取10.00g样品中含碳酸钙为3g，样品中碳酸钙的质量分数为 $\frac{3g}{10.0g}$×100%=30%，
故答案为：30%；
（6）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：偏高；B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中，导致增重．

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．