Question

7．牙膏是生活中常見的物質(zhì)，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(zhì)的混合物．我�；瘜W(xué)興趣小組同學(xué)想研究牙膏摩擦劑的成分．
【實(shí)驗(yàn)探究一】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(yīng)
【實(shí)驗(yàn)方案】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①取少量樣品于試管中，滴加稀鹽酸	①產(chǎn)生大量氣泡	該牙膏樣品中含有CaCO3
②把生成的氣體通入澄清石灰水中	②石灰水變渾濁

【實(shí)驗(yàn)探究二】該牙膏中CaCO₃的含量是多少？
【實(shí)驗(yàn)裝置】利用下圖所示裝置（圖中夾持儀器略去）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測定C中生成的BaCO₃沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

【友情提示】
（1）氫氧化鋇跟氫氧化鈣的性質(zhì)類似，CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O；
（2）CO₂的相對分子質(zhì)量為44，CaCO₃的相對分子質(zhì)量為100，BaCO₃的相對分子質(zhì)量為197；
（3）以上藥品均足量，且每步反應(yīng)或作用都是完全的．
【實(shí)驗(yàn)步驟】
（1）按上圖連接好裝置后，檢查裝置的氣密性；
（2）在B裝置中加入牙膏樣品8.00g；
（3）先斷開裝置B和C，打開K₁，關(guān)閉K₂，通入空氣一段時(shí)間，目的是趕盡裝置中的空氣，再接上裝置B和C；關(guān)閉K₁，打開K₂（選填“打開”或“關(guān)閉”），向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止，停止滴加鹽酸；然后再打開K₁，關(guān)閉K₂（選填“打開”或“關(guān)閉”），緩緩?fù)ㄈ肟諝庵罜中不再產(chǎn)生沉淀為止，目的是將反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w趕到裝置C中充分反應(yīng)．
（4）將C裝置中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質(zhì)量；
（5）重復(fù)實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】重復(fù)實(shí)驗(yàn)，3次數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	實(shí)驗(yàn)1	實(shí)驗(yàn)2	實(shí)驗(yàn)3
D裝置中沉淀質(zhì)量（g）	3.93	3.94	3.95

【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）裝置A的作用是CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O（用化學(xué)方程式表示），若沒有A裝置，則測定結(jié)果將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（2）裝置B中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
（3）裝置D的作用是防止空氣中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入裝置C中，產(chǎn)生誤差．
（4）據(jù)上表數(shù)據(jù)，取D裝置中沉淀質(zhì)量的平均值為3.94g，目的是減小偶然誤差，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確；由產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量可計(jì)算出反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為0.88g，然后可求出牙膏樣品中CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)方案】根據(jù)碳酸根離子的檢驗(yàn)方法分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；
【實(shí)驗(yàn)步驟】根據(jù)裝置內(nèi)的二氧化碳會與氫氧化鋇反應(yīng)，導(dǎo)致沉淀質(zhì)量增大而產(chǎn)生誤差，所以應(yīng)該先將裝置內(nèi)的空氣排凈，然后滴入鹽酸和碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)結(jié)束再用除去二氧化碳的空氣將裝置內(nèi)的二氧化碳全部趕到氫氧化鋇溶液中完全反應(yīng)；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】（1）根據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)會生成碳酸鈉和水，沒有A裝置，空氣中的二氧化碳能被氫氧化鋇吸收進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)堿石灰能夠吸收水和二氧化碳進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)該多次測量求出平均值，結(jié)合碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)會生成二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鋇會生成碳酸鋇沉淀之間的關(guān)系進(jìn)行解答．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)方案】由于碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成了二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①取少量樣品于試管中，滴加稀鹽酸；	①產(chǎn)生大量氣泡	該牙膏樣品中含有CaCO3
②把生成的氣體通入澄清石灰水中．	②石灰水變渾濁

【實(shí)驗(yàn)步驟】（3）裝置內(nèi)的二氧化碳會與氫氧化鋇反應(yīng)，導(dǎo)致沉淀質(zhì)量增大而產(chǎn)生誤差，所以應(yīng)該先將裝置內(nèi)的空氣排凈，然后滴入鹽酸和碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)結(jié)束再用除去二氧化碳的空氣將裝置內(nèi)的二氧化碳全部趕到氫氧化鋇溶液中完全反應(yīng)，所以先斷開裝置B和C，打開K₁，關(guān)閉K₂，通入空氣一段時(shí)間，目的是趕盡裝置中的空氣；再接上裝置B和C，關(guān)閉K₁，打開K₂；向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至不再產(chǎn)生氣泡為止，停止滴加鹽酸；然后再打開K₁，關(guān)閉K₂，緩緩?fù)ㄈ肟諝庵罜中不再產(chǎn)生沉淀為止，目的是：將反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w趕到裝置C中充分反應(yīng)；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】（1）氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)會生成碳酸鈉和水，化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，若沒有A裝置，空氣中的二氧化碳能被氫氧化鋇吸收，則測定結(jié)果將偏大；
（2）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）堿石灰能夠吸收水和二氧化碳，所以裝置D的作用是：防止空氣中的二氧化碳?xì)怏w 進(jìn)入裝置C中，產(chǎn)生誤差；
（4）D裝置中沉淀質(zhì)量的平均值為：$\frac{3.93g+3.94g+3.95g}{3}$=3.94g，
設(shè)反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為x，牙膏中含有碳酸鈣質(zhì)量為y，碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和水，所以
BaCO₃---CO₂---CaCO₃
197      44    100   
3.94g     x     y
$\frac{197}{3.94g}$=$\frac{44}{x}$=$\frac{100}{y}$
x=0.88g，
y=2
所以牙膏樣品中CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2g}{8g}$×100%=25%．
故答案為：（1）【實(shí)驗(yàn)方案】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①稀鹽酸；	①產(chǎn)生大量氣泡
②把生成的氣體通入澄清石灰水中．	②石灰水變渾濁

【實(shí)驗(yàn)步驟】（3）趕盡裝置中的空氣；關(guān)閉，打開；打開，關(guān)閉，將反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w趕到裝置C中充分反應(yīng)；
【實(shí)驗(yàn)分析及數(shù)據(jù)處理】（1）CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，偏大；
（2）CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（3）防止空氣中的二氧化碳?xì)怏w 進(jìn)入裝置C中，產(chǎn)生誤差；
（4）3.94，0.88，25%．

點(diǎn)評 化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，并有助于提高觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>