Question

20．牙膏是生活必需品，某興趣小組同學對某品牌市售牙膏展開如下探究，請回答問題：
【資料卡片】：
a、SiO₂不溶于水、且不與酸反應，高溫不分解；
b、NaHCO₃受熱易分解，生成Na₂CO₃、H₂O、CO₂；
c、牙膏中保濕劑、增稠劑、香精等均為有機物（有機物在高溫加熱條件下轉化為氣體）．
（1）取一小段牙膏，加入蒸餾水，充分攪拌后靜置，測得其上層清液的pH為8.3，則此牙膏顯弱堿性，實驗室能否用pH試紙測得該數值，請你作出判斷并說明理由．不能，因為pH試紙只能測定出整數值；
（2）小岳同學發現，此品牌牙膏在冬季會出現顆粒變大的現象．資料顯示是牙膏中的K₁₂（一種鈉鹽）析出，則K₁₂的溶解度和溫度的關系是K₁₂的溶解度隨溫度降低而降低；
（3）為測定此牙膏中SiO₂的質量分數，興趣小組同學設計了如下方案，并進行了3次實驗：
【實驗步驟】：
①準確稱取2.0g牙膏膏體，烘干水分，高溫加熱，至質量不再減輕為止，在干燥器中冷卻至室溫；
②轉移剩余物至燒杯中，加入稀HCl，至氣體不再產生為止；
③過濾、洗滌、稱量得到剩余固體質量（如表）；

實驗編號	1	2	3
實驗前（g）	2.00	2.00	2.00
實驗后（g）	0.43	0.44	0.45

④根據實驗數據進行計算．
【數據處理】：
（4）此測定做3次實驗的目的是提高實驗的精確度；
（5）綜合上述實驗方案及實驗數據，計算此牙膏中SiO₂的質量分數．22%；
【實驗分析】：
（6）按上述實驗步驟操作，發現測定結果偏大，導致偏大的原因可能是步驟③中，沒有將剩余固體進行干燥，有洗滌液附著在固體表面；
（7）高溫加熱的目的除為了除去CaCO₃及NaHCO₃以外，還為除去保濕劑、增稠劑、香精等有機物；
（8）步驟②中，加稀HCl發生的反應有CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O、Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑（用化學方程式表示）；
（9）步驟③中，洗滌的目的是除去固體表面附著的CaCl₂和NaCl溶液，若不洗滌，則測定結果將偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）；
（10）為保證洗滌效果，最好用A洗滌．
A．蒸餾水     B．自來水     C．飽和NaCl溶液     D．飽和CaCl₂溶液．

Answer 1

分析 （1）根據測得其上層清液的pH為8.3大于7進行解答；
（2）根據牙膏中的K₁₂在冬天析出進行解答；
（3）根據碳酸鈉和鹽酸反應生成二氧化碳進行解答；
（4）根據此測定做3次實驗的目的是提高實驗的精確度進行解答；
（5）根據剩余固體的質量就是二氧化硅的質量進行解答；
（6）根據步驟③中，沒有將剩余固體進行干燥，有洗滌液附著在固體表面進行解答；
（7）根據保濕劑、增稠劑、香精等有機物加熱會揮發進行解答；
（8）根據①中的固體有二氧化硅、氧化鈣、碳酸鈉進行進行解答；
（9）根據洗滌的目的是除去固體表面附著的CaCl₂和NaCl溶液進行解答；
（10）根據蒸餾水中不含有其他可溶性物質進行解答．

解答 解：（1）測得其上層清液的pH為8.3大于7，所以則此牙膏顯弱堿性；pH試紙只能測定出整數值，而測得清液的pH為8.3，所以實驗室不能用pH試紙測得該數值；
（2）牙膏中的K₁₂在冬天析出，說明K₁₂的溶解度隨溫度降低而降低（或隨溫度升高而增大）；
（3）碳酸鈉和鹽酸反應生成二氧化碳，所以轉移剩余物至燒杯中，加入稀HCl，至氣體不再產生為止；
（4）此測定做3次實驗的目的是提高實驗的精確度（或可信度）；
（5）剩余固體的質量就是二氧化硅的質量，3次實驗所得SiO₂的平均值為0.44g． 
此牙膏中SiO₂的質量分數=$\frac{0.44g}{2.0g}×100%$=22%；
（6）步驟③中，沒有將剩余固體進行干燥，有洗滌液附著在固體表面，會使得測定結果偏大；
（7）保濕劑、增稠劑、香精等有機物加熱會揮發，所以高溫加熱的目的除為了除去CaCO₃及NaHCO₃以外，還為除去保濕劑、增稠劑、香精等有機物；
（8）①中的固體有二氧化硅、氧化鈣、碳酸鈉，所以加稀HCl發生的反應有氧化鈣和鹽酸反應生成氯化鈣和水，以及碳酸鈉和鹽酸反應生成氯化鈉、水、二氧化碳，化學方程式分別為CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O、Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（9）洗滌的目的是除去固體表面附著的CaCl₂和NaCl溶液，若不洗滌，則測定結果將偏大；
（10）蒸餾水中不含有其他可溶性物質，所以為保證洗滌效果，最好用蒸餾水洗滌．
故答案為：（1）弱堿；不能，因為pH試紙只能測定出整數值；
（2）K₁₂的溶解度隨溫度降低而降低（或隨溫度升高而增大）；
（3）氣體不再產生為止；
（4）提高實驗的精確度（或可信度）；
（5）22%；
（6）步驟③中，沒有將剩余固體進行干燥，有洗滌液附著在固體表面；
（7）保濕劑、增稠劑、香精等有機物；
（8）CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O；Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（9）除去固體表面附著的CaCl₂和NaCl溶液；偏大；
（10）A．

點評 本題就牙膏問題對所學的化學知識：物質的組成、碳酸鈣和稀鹽酸的反應、二氧化碳和氫氧化鈣的反應考查，要熟練掌握這些知識，書寫化學方程式一定要準確無誤．