Question

14．化學(xué)小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量產(chǎn)生興趣，設(shè)計實驗進(jìn)行探究．
【提出問題】摩擦劑中有哪些主要成分，它們的含量是多少？
【查閱資料】①該牙膏摩擦劑由氫氧化鋁、碳酸鈣粉末組成．
②牙膏中其它成分遇到氫氧化鈉不溶解，遇到稀硫酸時無氣體生成．
③氫氧化鋁[Al（OH）₃]和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉[NaAlO₂]和水．
④偏鋁酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成氫氧化鋁
⑤Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
【猜想與實驗】實驗I：驗證中摩擦劑中含有氫氧化鋁．
同學(xué)們先在少量牙膏樣品中加入過量的氫氧化鈉溶液，靜置一段時間，取上層清液，再滴加稀硫酸至過量，此實驗過程中觀察到的現(xiàn)象為樣品中部分固體溶解，產(chǎn)生白色沉淀，白色沉淀溶解．，根據(jù)該現(xiàn)象可以判斷摩擦劑中含有氫氧化鋁．
實驗II：驗證摩擦劑中含有碳酸鈣，并測定其含量．同學(xué)們設(shè)計了如圖所示裝置．

（1）實驗步驟：
①如圖所示連接好裝置，并檢查裝置氣密性；
②準(zhǔn)確稱取牙膏樣品的質(zhì)量8.00g，并在各儀器中加入相應(yīng)試劑；
③打開彈簧夾甲，緩緩?fù)ㄈ肟諝�，然后接上C和D；
④打開B的分液漏斗滴加稀硫酸反應(yīng)，同時再次持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝猓?br />⑤待B中不再產(chǎn)生氣體后停止滴加稀硫酸；
⑥將C中沉淀過濾、洗滌、干燥，得BaCO₃固體．
（2）數(shù)據(jù)處理：
實驗中準(zhǔn)確稱取8.00g樣品三份，進(jìn)行三次測定，測得BaCO₃平均質(zhì)量為3.94g．則牙膏樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%．
【實驗反思】
（1）A中放NaOH溶液的作用是吸收空氣中的二氧化碳．
（2）實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝猓�其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有
使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被氫氧化鋇溶液吸收．
（3）有同學(xué)認(rèn)為不必測定裝置C中生成BaCO₃質(zhì)量，只要測定裝置C在吸收CO₂前后質(zhì)量差，一樣可以準(zhǔn)確測定碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)．請說明是否可以及理由可以，因為裝置C在吸收CO₂前后質(zhì)量差即為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳質(zhì)量和反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 【猜想與實驗】
實驗I：氫氧化鋁能夠溶解在氫氧化鈉溶液中，偏鋁酸鈉能夠稀硫酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；
實驗II：凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結(jié)果；
根據(jù)碳酸鋇質(zhì)量可以計算二氧化碳質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳質(zhì)量可以計算碳酸鈣質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
【實驗反思】
氫氧化鈉能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
實驗過程中持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝�，能使反�?yīng)生成的二氧化碳被氫氧化鋇溶液全部吸收；
裝置C在吸收CO₂前后質(zhì)量差即為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量．

解答 解：【猜想與實驗】
實驗I：如果摩擦劑中含有氫氧化鋁，加入過量的氫氧化鈉溶液時，氫氧化鋁溶解，靜置一段時間，取上層清液，再滴加稀硫酸至過量，開始稀硫酸和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀氫氧化鋁，接著氫氧化鋁和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，此實驗過程中觀察到的現(xiàn)象為樣品中部分固體溶解，產(chǎn)生白色沉淀，白色沉淀溶解．
故填：樣品中部分固體溶解，產(chǎn)生白色沉淀，白色沉淀溶解．
實驗II：（1）①如圖所示連接好裝置，并檢查裝置氣密性．
故填：檢查裝置氣密性．
（2）設(shè)碳酸鈣質(zhì)量為x，
由CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O可知，CaCO₃～BaCO₃↓，
CaCO₃～BaCO₃↓，
100     197
 x      3.94g
$\frac{100}{x}$=$\frac{197}{3.94g}$，
x=2g，
則牙膏樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2g}{8.00g}$×100%=25%，
故填：25%．
【實驗反思】
（1）A中放NaOH溶液的作用是吸收空氣中的二氧化碳．
故填：吸收空氣中的二氧化碳．
（2）實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝猓�其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被氫氧化鋇溶液吸收．
故填：使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被氫氧化鋇溶液吸收．
（3）可以，因為裝置C在吸收CO₂前后質(zhì)量差即為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳質(zhì)量和反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
故填：可以，因為裝置C在吸收CO₂前后質(zhì)量差即為反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)二氧化碳質(zhì)量和反應(yīng)的化學(xué)方程式可以計算碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．