Question

17．化學(xué)興趣小組對(duì)牙膏中摩擦劑成分及其含量進(jìn)行探究．查資料得知：某品牌牙膏中的摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其它成分不與酸、堿反應(yīng)．
I．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(cè)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)．

依據(jù)實(shí)驗(yàn)過程回答下列問題：
（1）以下檢查整套裝置氣密性的操作正確的是a（填字母代號(hào)）．
a．組裝好儀器后，密封裝置A的進(jìn)氣口和裝置D的出氣口，分液漏斗中裝水，打開分液漏斗的兩個(gè)活塞，若水滴不進(jìn)去，則整套裝置不漏氣
b．裝好藥品后，密封裝置A的進(jìn)氣口和裝置D的出氣口，打開分液漏斗的兩個(gè)活塞，若鹽酸滴不進(jìn)去，則整套裝置不漏氣
c．微熱B，若A中溶液進(jìn)入長(zhǎng)導(dǎo)管，C中長(zhǎng)導(dǎo)管冒氣泡，則整套裝置不漏氣
（2）實(shí)驗(yàn)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，還有把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收．
（3）鹽酸有一定程度的揮發(fā)性，為什么該興趣小組不在B、C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置？碳酸氫鈉雖能吸收鹽酸，但也產(chǎn)生CO₂，HCl即使進(jìn)入裝置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就會(huì)被Ba（OH）₂中和，不會(huì)溶解BaCO₃．
（4）實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱取16.00g樣品三份，進(jìn)行三次測(cè)定，測(cè)得BaCO₃平均質(zhì)量為7.88g．則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%．
Ⅱ．為確定該牙膏摩擦劑中氫氧化鋁的存在，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
取適量牙膏樣品于試管中，加入足量的NaOH溶液，過濾， 向?yàn)V液中滴加鹽酸．	濾液中先出現(xiàn)白色沉淀， 隨后沉淀溶解，說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)氣壓差原理檢驗(yàn)裝置的氣密性，檢驗(yàn)裝置氣密性必須在裝置藥品之前進(jìn)行，在裝置中如果微熱B，由于長(zhǎng)導(dǎo)管被液封，所以無論裝置氣密性是否良好，A裝置中導(dǎo)管都不會(huì)出現(xiàn)液柱，據(jù)此答題；
（2）實(shí)驗(yàn)通過C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏�。�
（3）揮發(fā)出來的氯化氫氣體與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)量；
（4）根據(jù)碳元素守恒可知關(guān)系式：CaCO₃～BaCO₃，據(jù)此求得碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)而確定質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
II．確定該牙膏摩擦劑中氫氧化鋁的存在，根據(jù)氫氧化鋁的兩性的特點(diǎn)，可以將牙膏樣品在加入足量的NaOH溶液，過濾后，向?yàn)V液中滴加鹽酸，如果濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，則說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁，據(jù)此答題．

解答 解：I．（1）根據(jù)氣壓差原理檢驗(yàn)裝置的氣密性，檢驗(yàn)裝置氣密性必須在裝置藥品之前進(jìn)行，在裝置中如果微熱B，由于長(zhǎng)導(dǎo)管被液封，所以無論裝置氣密性是否良好，A裝置中導(dǎo)管都不會(huì)出現(xiàn)液柱，故選a；
（2）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏小，持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝獾淖饔脼椋喊焉�成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
故答案為：把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
（3）揮發(fā)出來的氯化氫氣體與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)量，而HCl即使進(jìn)入裝置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就會(huì)被Ba（OH）₂中和，不會(huì)溶解BaCO₃，所以不在B、C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，
故答案為：碳酸氫鈉雖能吸收鹽酸，但也產(chǎn)生CO₂，HCl即使進(jìn)入裝置C中，由于Ba（OH）₂是足量的，就會(huì)被Ba（OH）₂中和，不會(huì)溶解BaCO₃；
（4）根據(jù)碳元素守恒可知關(guān)系式：CaCO₃～BaCO₃，BaCO₃平均質(zhì)量為7.88g，所以碳酸鈣的質(zhì)量為$\frac{7.88g}{197}×100$=4.00g，所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4.00}{16.00}$×100%=25%，
故答案為：25%；
II．確定該牙膏摩擦劑中氫氧化鋁的存在，根據(jù)氫氧化鋁的兩性的特點(diǎn)，可以將牙膏樣品在加入足量的NaOH溶液，過濾后，向?yàn)V液中滴加鹽酸，如果濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，則說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
取適量牙膏樣品于試管中，加入足量的NaOH溶液，過濾，向?yàn)V液中滴加鹽酸	濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁

，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
加入足量的NaOH溶液，過濾，向?yàn)V液中滴加鹽酸	濾液中先出現(xiàn)白色沉淀，隨后沉淀溶解，說明該牙膏摩擦劑中含氫氧化鋁

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點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，以物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)為載體，綜合考查實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、物質(zhì)的分離、提純等知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟的理解及評(píng)價(jià)、常用化學(xué)用語、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)組成的測(cè)定等，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與分析問題、解決問題的能力，理解實(shí)驗(yàn)原理是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．