Question

18．牙膏是生活中常見的物質，其配料成分有摩擦劑、增稠劑、發泡劑等，其中摩擦劑的類型有很多，如CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂或這些物質的混合物．我校興趣小組想研究牙膏摩擦劑的成分．
【提出問題1】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
【實驗方案】
①取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現氣泡，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁；
②②取實驗①中的溶液，加入草酸銨[（NH₄）₂C₂O₄]溶液，生成白色沉淀--草酸鈣，請寫出該反應的化學方程式（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=2NH₄Cl+Ca C₂O₄↓．
【提出問題2】該牙膏中CaCO₃的含量是多少？
【實驗裝置】如圖

【實驗步驟】
（1）按圖連接好裝置后，發現一處明顯的錯誤，改正為C裝置中左邊導管伸入液面以下，右邊導管剛露出橡皮塞；
（2）重新連接好裝置，并檢查裝置的氣密性；
（3）在B裝置中加入牙膏樣品8.00g；
（4）關閉K₁，打開K₂，向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至不產生氣泡，停止滴加鹽酸；
（5）關閉K₂，打開K₁，緩緩通入空氣，至C中不再產生沉淀；
（6）將C裝置中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質量；
（7）重復實驗．
（已知此品牌牙膏中的摩擦劑為碳酸鈣，且其他成分不和鹽酸反應，裝置內試劑均足量．）
【實驗數據】重復實驗，3次數據記錄如下：

實驗次數	實驗1	實驗2	實驗3
C裝置中沉淀質量（g）	3.93	3.94	3.95

【實驗分析及數據處理】
（1）上述數據能否由托盤天平測得？否（填“能”或“否”）．
（2）若沒有A裝置，則測定結果將偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（3）據上表數據，計算該牙膏樣品中CaCO₃的質量分數是25%．
【實驗反思】
下列各項措施中，能提高測定準確度的c（填序號）．
a．在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶
b．在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶
c．緩緩滴加稀鹽酸．

Answer 1

分析 【實驗方案】
根據反應物、生成物、反應條件及其質量守恒定律可以書寫反應的化學方程式；
【實驗步驟】
C中吸收二氧化碳氣體的裝置中的導管應該長進短出；
碳酸鈣和稀鹽酸反應生成氯化鈣、會和二氧化碳；
將C裝置中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質量；
【實驗分析及數據處理】
托盤天平能夠精確到0.1g；
二氧化碳和氫氧化鋇反應生成碳酸鋇沉淀和水；
【實驗反思】
濃硫酸能夠吸收水蒸氣；
碳酸氫鈉能和稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳．

解答 解：【實驗方案】
①取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現氣泡，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，說明牙膏中含有碳酸鈣；
②取實驗①中的溶液，加入草酸銨[（NH₄）₂C₂O₄]溶液，生成白色沉淀草酸鈣，是因為草酸銨能和氯化鈣反應生成草酸鈣和氯化銨，反應的化學方程式為：（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=2NH₄Cl+Ca C₂O₄↓．
故填：（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=2NH₄Cl+Ca C₂O₄↓．
【實驗步驟】
（1）按圖連接好裝置后，發現一處明顯的錯誤，錯誤是C裝置中的導管短進長出，應該改正為C裝置中左邊導管伸入液面以下，右邊導管剛露出橡皮塞．
故填：C裝置中左邊導管伸入液面以下，右邊導管剛露出橡皮塞．
（4）關閉K₁，打開K₂，向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至不產生氣泡，停止滴加鹽酸．
故填：不產生氣泡．
（5）關閉K₂，打開K₁，緩緩通入空氣，至C中不再產生沉淀；
（6）將C裝置中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質量．
故填：洗滌．
【實驗分析及數據處理】
（1）上述數據不能由托盤天平測得，這是因為托盤天平不能精確到0.01g．
故填：否．
（2）若沒有A裝置，反應生成的二氧化碳不能全部進入C裝置中，會導致測定結果偏小．
故填：偏小．
（3）設該牙膏樣品中CaCO₃的質量為x，
由CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O可知，CaCO₃～BaCO₃↓，
反應生成碳酸鋇質量為：（3.93g+3.94g+3.95g）÷3=3.94g，
CaCO₃～BaCO₃↓，
100          197
 x            3.94g
$\frac{100}{x}$=$\frac{197}{3.94g}$，
x=2.00g，
該牙膏樣品中CaCO₃的質量分數為：$\frac{2.00g}{8.00g}$×100%=25%，
故填：25%．
【實驗反思】
a．因為是通過測定反應生成測定碳酸鋇的質量來進一步計算碳酸鈣的質量分數，與水蒸氣是否進入C中無關，因此在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶，不能提高測定準確度；
b．在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶時，揮發出的稀鹽酸能和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳，會導致測定結果偏大，因此在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶會導致測定結果偏大；
c．緩緩滴加稀鹽酸時，能使反應生成的二氧化碳完全被氫氧化鋇溶液吸收，能提高測定準確度．
故填：c．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．