Question

牙有的成分有活性物质、摩擦剂、保持牙有湿润的甘油等物质．牙宵中的摩擦剂一般由CaCO₃，、Al（OH）₃，SiO₂中的一种或儿种物质组成．为探究某品牌牙有中摩擦剂的成分，化学兴趣小组同学做了以下实验：取适爱牙宵样品，加水充分搅拌、静置、过滤．在滤渣中加入足量盐酸后，发现仍有少铽不溶物．为进一步探究牙有中燴擦剂成分，同学们进行了以下探究：
【提出假设】根据题目信息同学们提出了如下假设：
假设1：牙斉鹰擦剂的成分为SiO₂和CaCO₃
假设2：牙宵摩擦剂的成分为SiO₂和Al（OH）₃
假设 3：

 

【实验验证】设计实验方案，验证假设．请写出实验步骧以及预期现象和结论．（可不填满也可补充）．可选的试剂：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄淸石灰水

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤
步骤2：
步骤3：
…

【交流提髙】
办组同学了解到一些品牌牙裔中的摩擦剂使用了纳米级碳酸钙．查阅资料知工业上常将电石渣进行处理，得到Ca（OH）₂悬浊液，畀不断通入CO₂，即可制得纳米级的CaCO₃．通过传感器测得反应过程中溶液pH与反应时间的关系如图．
试回答：①反应一段时间内，PH变化很小的原因是

 

；
②临近反应终点时，溶液的PH急剧下降的原因是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：【提出假设】牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根据由上边物质中的两种组成，进行两种物质的组合考虑；根据预期实验结论猜想1正确，用猜想1的成分与盐酸反应考虑实验现象；根据若摩擦剂部分溶解，不产生气泡，说明不存在碳酸钙考虑哪一猜想正确；
【实验验证】碳酸钙可以和盐酸之间反应产生二氧化碳气体，氯化铝中逐滴加入氢氧化钠，会出现的现象：先生成白色胶状沉淀，后沉淀逐渐溶解，据此来检验即可；
【交流提高】根据随着过程的原理：反应中Ca（OH）₂逐渐被消耗，而消耗的这部分又被溶解的Ca（OH）₂所补充，临近反应终点时氢氧化钙大部分转化为CaCO₃，溶液中OH^-浓度下降，据此来回答．

解答： 解：【提出假设】牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根据由上边物质中的两种组成，假设二：摩擦剂的成分为Al（OH）₃和SiO₂，所以还缺少SiO₂和CaCO₃的组合；所以假设三是SiO₂和CaCO₃，故答案为：SiO₂和CaCO₃；
【实验验证】成分物质中，碳酸钙可以和盐酸之间反应产生二氧化碳气体，若无气泡产生，说明无CaCO₃，氢氧化铝可以和盐酸反应生成氯化铝，氯化铝中逐滴加入氢氧化钠，会出现的现象：先生成白色胶状沉淀，后沉淀逐渐溶解，故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：
步骤2：取适量沉淀于试管中，滴加过量稀盐酸	若出现无色气泡，则说明含有CaCO3，若无气泡，则说明无CaCO3，而有Al（OH）3．
步骤3：取步骤2的上层清液，滴加氢氧化钠溶液	若先生成沉淀，后沉淀溶解说明含有Al（OH）3 若无明显现象，则无Al（OH）3

【交流提高】
①Ca（OH）₂悬浊液中不断通入CO₂，随着反应的进行，溶液中的Ca（OH）₂逐渐被消耗，而消耗的这部分又被溶解的Ca（OH）₂所补充，整个溶液中的Ca（OH）₂浓度无明显变化，pH变化很小；
②临近反应终点时，Ca（OH）₂大部分转化为CaCO₃，溶液中OH^-浓度下降
故答案为：随着反应的进行，溶液中的Ca（OH）₂逐渐被消耗，而消耗的这部分又被溶解的Ca（OH）₂所补充，整个溶液中的Ca（OH）₂浓度无明显变化，故pH变化很小；临近反应终点时，Ca（OH）₂大部分转化为CaCO₃，溶液中OH^-浓度下降而CO₂仍在不断通入，故pH急剧下降．

点评：本题解答本题关键是要知道氢氧化铝与碳酸钙都不溶于水，但能与盐酸反应，并且碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，要根据实验结论能反推出实验现象，根据实验现象推出物质组成，得出实验结论，题目难度较大．