Question

牙膏（如圖1）是生活中常見的物質，其配料成分有摩擦劑、增稠劑、發(fā)泡劑等，其中摩擦劑的類型有很多，如CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂或這些物質的混合物．我校興趣小組想研究牙膏摩擦劑的成分．

提出問題1：某品牌牙膏中是否含有CaCO₃？
查閱資料：二氧化硅不與稀鹽酸反應
實驗方案：
①取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現(xiàn)氣泡，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，證明摩擦劑中含有

CO₃^2-

離子；
②取實驗①中的溶液，加入草酸銨[（NH₄）₂C₂O₄]溶液，生成白色沉淀--草酸鈣，請寫出該反應的化學方程式

（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=2NH₄Cl+CaC₂O₄↓

．
提出問題2：該牙膏中CaCO₃的含量是多少？
實驗裝置：如圖2
實驗步驟：
（1）按如圖2連接好裝置后，發(fā)現(xiàn)一處明顯的錯誤，改正為

C中導管應“長進短出”

；
（2）重新連接好裝置，并

檢查裝置的氣密性

；
（3）在B裝置中加入牙膏樣品8.00g；
（4）

關閉

K₁，

打開

K₂（填“打開”或“關閉”），向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至

B中不再產生氣泡

，停止滴加鹽酸；
（5）

關閉K₂，打開K₁，緩緩通入空氣

，至C中不再產生沉淀；
（6）將C裝置中的固液混合物過濾、

洗滌

、烘干后稱量其質量；
（7）重復實驗．
（已知此品牌牙膏中的摩擦劑為碳酸鈣，且其他成分不和鹽酸反應，裝置內試劑均足量．）
實驗數(shù)據：重復實驗，3次數(shù)據記錄如下：

實驗次數(shù)	實驗1	實驗2	實驗3
D裝置中沉淀質量（g）	3.93	3.94	3.95

實驗分析及數(shù)據處理：
（1）上述數(shù)據能否由托盤天平測得？

不能

．
（2）若沒有A裝置，則測定結果將

偏大

．（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
（3）D裝置的作用是

吸收空氣中的二氧化碳干擾，防止干擾實驗測定

．
（4）據上表數(shù)據，計算該牙膏樣品中CaCO₃的含量是多少？
寫出計算過程

解：根據三次數(shù)據求得生成沉淀的平均值為3.94g，設參加反應的二氧化碳的質量為x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
44 197
x 3.94g

44

x

=

197

3.94g

x=0.88g
設碳酸鈣的質量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100 44
y0.88g

100

y

=

44

0.88g

y=2.00g
答：該牙膏樣品中碳酸鈣的質量是2.00g．

．
實驗反思：
（1）重復實驗，取平均值的意義在于

減小偶然誤差（合理即可）

．
（2）下列各項措施中，能提高測定準確度的是

bc

（填序號）．
a．在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶
b．在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶
c．緩緩滴加稀鹽酸．

Answer 1

分析：【實驗方案】依據碳酸根離子的檢驗方法分析解答，并據反應原理書寫方程式；
【實驗步驟】（1）洗氣裝置中導管應長進短出；
（2）實驗前應檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（4）依據裝置設計原理和實驗目的分析解答；
（5）再次打開K₁，關閉K₂，緩緩通入一段時間空氣，使生成的二氧化碳充分反應；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質量更準確；
【實驗分析及數(shù)據處理】
（1）根據天平的精確度分析解答；
（2）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結果不準確；
（3）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結果不準確；
（4）依據所測生成沉淀數(shù)據的平均值，計算反應的二氧化碳的質量，并進而計算參加反應的碳酸鈣的質量；
【實驗反思】
（1）多次測量，求其平均值是實驗的常用方法，可減少誤差；
（2）在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶，可以防止揮發(fā)出的氯化氫氣體等進入C裝置而使實驗結果更準確；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應完全，使測量結果更準確．

解答：解：【實驗方案】①取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現(xiàn)氣泡，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，說明生成二氧化碳，從而證明摩擦劑中含有碳酸根離子；
②實驗①中的溶液中含有氯離子，加入草酸銨溶液，生成白色沉淀-草酸鈣，說明該溶液中含有鈣離子，反應的化學方程式是（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
【實驗步驟】（1）C的作用是吸收反應生成的二氧化碳，裝置中導管應長進短出；
（2）實驗前應檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（4）關閉K₁，打開K₂，向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至不再生成氣體，停止滴加鹽酸；
（5）再次打開K₁，關閉K₂，緩緩通入一段時間空氣，使生成的二氧化碳全部排出，充分反應，至C中不再產生沉淀；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、洗滌，除去表面的其他物質，然后烘干后稱量其質量更準確；
【實驗分析及數(shù)據處理】
（1）天平只能精確到0.1g，故用天平無法測量；
（2）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，若沒有該裝置，則進入C的氣體還有空氣中的二氧化碳，使測量結果偏大；
（3）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止空氣中二氧化碳進入，使測量結果不準確；
（4）依據所測生成沉淀數(shù)據的平均值，計算反應的二氧化碳的質量，并進而計算牙膏中碳酸鈣的質量，計算過程如下；
【實驗反思】
（1）多次測量，求其平均值是實驗的常用方法，可減少誤差；
（2）在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶，是吸收水蒸氣，而水蒸氣對于二氧化碳無影響；在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶，可以防止揮發(fā)出的氯化氫氣體等進入C裝置而使實驗結果更準確；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應完全，使測量結果更準確；
故答案為：【實驗方案】①碳酸根；②（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
【實驗步驟】（1）C中導管應“長進短出”；
（2）檢查裝置的氣密性；
（4）關閉；打開；B中不再產生氣泡；
（5）關閉K₂，打開K₁，緩緩通入空氣；
（6）洗滌；
【實驗分析及數(shù)據處理】
（1）不能；（2）偏大；（3）吸收空氣中的二氧化碳干擾，防止干擾實驗測定；
（4）解：根據三次數(shù)據求得生成沉淀的平均值為3.94g，設參加反應的二氧化碳的質量為x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
          44   197
          x    3.94g
 

44

x

=

197

3.94g

   x=0.88g 
設碳酸鈣的質量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
y                    0.88g

100

y

=

44

0.88g

   y=2.00g
答：該牙膏樣品中碳酸鈣的質量是2.00g．
【實驗反思】
（1）減小偶然誤差（合理即可）；（2）bc．

點評：本題難度較大，屬于鹽的性質中實驗方法和過程的探究，根據物質的化學性質，要認真分析，不僅要把握實驗設計的每一個步驟中的實驗目的，裝置的用途等知識，還要對有關的計算準確，能考查學生綜合分析、解決問題的能力，計算牙膏中碳酸鈣的含量時，也可利用關系式法求解．