Question

12．化學(xué)興趣小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進行以下探究：
查得資料：該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其它成分遇到鹽酸時無氣體生成．
Ⅰ．摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗取適量牙膏樣品，加水成分?jǐn)嚢琛⑦^濾．
（1）往濾渣中加入過量NaOH溶液，過濾．往（1）所得濾液中先通入過量二氧化碳，再加入過量稀鹽酸．觀察到的現(xiàn)象是通入CO₂氣體有白色沉淀生成，加入鹽酸有氣體產(chǎn)生，沉淀溶解．
Ⅱ．牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定
利用如圖所示裝置（圖中夾持儀器略去）進行實驗，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)．
依據(jù)實驗過程回答下列問題：
（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：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）下列各項措施中，不能提高測定準(zhǔn)確度的是cd（填標(biāo)號）．
a．在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體
b．滴加鹽酸不宜過快
c．在A-B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置
d．在B-C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置
（4）實驗中準(zhǔn)確稱取8.00g樣品三份，進行三次測定，測得BaCO₃平均質(zhì)量為3.94g．則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%．
（5）有人認(rèn)為不必測定C中生成的BaCO₃質(zhì)量，只要測定裝置C在吸收CO₂前后的質(zhì)量差，一樣可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．實驗證明按此方法測定的結(jié)果明顯偏高，原因是B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中．
（6）將等體積的AlCl₃與NaOH溶液混合，充分反應(yīng)后，測得混合溶液中含有鋁元素質(zhì)量與是沉淀中含有鋁元素質(zhì)量的2倍，則c（AlCl₃）與c（NaOH）的比值是3：11或者1：1．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水；往（1）所得濾液中先通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
Ⅱ．（2）實驗通過C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測定二氧化碳的質(zhì)量，進而計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)致測定的碳酸鋇的質(zhì)量偏��；
（3）a、在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測定；
b、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出裝置C；
c、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂；
d、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影響CO₂；
（4）BaCO₃質(zhì)量為3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，則n（CaCO₃）=0.0200mol，質(zhì)量為2.00g；
（5）裝置B中的水蒸氣和氯化氫氣體會進入裝置C；
（6）將氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液等體積混合，測得混合溶液中含有鋁元素質(zhì)量與是沉淀中含有鋁元素質(zhì)量的2倍，沉淀為Al（OH）₃，溶液中的鋁可能為AlCl₃或NaAlO₂，可分別發(fā)生：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，結(jié)合反應(yīng)的離子方程式分為兩種情況討論計算．

解答 解：Ⅰ．（1）氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式為Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，往（1）所得濾液中先通入過量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，反應(yīng)現(xiàn)象是通入CO₂氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體產(chǎn)生，沉淀溶解，
故答案為：通入CO₂氣體有白色沉淀生成，加入鹽酸有氣體產(chǎn)生，沉淀溶解；
Ⅱ．（2）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測定的碳酸鋇的質(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）a、在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測定，可以提高測定準(zhǔn)確度，故a不符合；
b、滴加鹽酸過快CO₂，CO₂來不及被吸收，就排出裝置C，滴加鹽酸不宜過快，使二氧化碳吸收完全，可以提高測定準(zhǔn)確度，故b不符合；
c、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂，不能提高提高測定準(zhǔn)確度，故c符合；
d、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，影響CO₂，不能提高測定準(zhǔn)確度，故d符合；
故選：cd，
故答案為：cd；
（4）BaCO₃質(zhì)量為3.94g，則n（BaCO₃）=$\frac{3.94g}{197g/mol}$=0.02mol，則n（CaCO₃）=0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×100g/mol=2g，所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{2g}{8g}$×100%=25%，
故答案為：25%；
（5）B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中，導(dǎo)致測定二氧化碳的質(zhì)量偏大，測定的碳酸鈣的質(zhì)量偏大，碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高．
故答案為：B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中．
 （6）設(shè)AlCl₃和NaOH的濃度分別為c₁和c₂，相同體積為V，
①若NaOH稍多一些，生成部分NaAlO₂，此時參加反應(yīng)的AlCl₃的物質(zhì)的量是c₁Vmol，則完全沉淀消耗NaOH是3c₁Vmol，生成c₁V mol 的Al（OH）₃，又因為混合溶液中含有鋁元素質(zhì)量與是沉淀中含有鋁元素質(zhì)量的2倍，則根據(jù)鋁守恒，說明有$\frac{2}{3}$的氫氧化鋁溶解生成偏鋁酸根，剩余$\frac{1}{3}$氫氧化鋁沉淀，發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O反應(yīng)，所以根據(jù)反應(yīng)則又消耗了$\frac{2}{3}$c₁Vmol的氫氧化鈉，所以一共消耗的NaOH的物質(zhì)的量為：3c₁V+$\frac{2}{3}$c₁V=$\frac{11}{3}$c₁V=c₂V，所以c₁：c₂=3：11；
②當(dāng)氯化鋁過量時，氫氧化鈉不足，生成氫氧化鋁白色沉淀發(fā)生反應(yīng)：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，設(shè)反應(yīng)掉的鋁離子物質(zhì)的量為x，得到的沉淀物中鋁元素的質(zhì)量是所得溶液中鋁元素的質(zhì)量的0.5倍，則0.5（c₁V-x）=x，所以x=$\frac{1}{3}$c₁V，消耗氫氧化鈉3x，即c₁Vmol，所以c₁V=c₂V，所以此時c₁：c₂=1：1，所以原AlCl₃溶液和NaOH溶液物質(zhì)的量濃度之比可能是3：11或者1：1，
故答案為：3：11或者1：1．

點評 本題考查對實驗原理與操作步驟的理解及評價、常用化學(xué)用語、化學(xué)計算、物質(zhì)組成的測定等，難度中等，是對所需知識的綜合運用，需要學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)知識與分析問題、解決問題的能力，理解實驗原理是解答的關(guān)鍵．