Question

11．化學興趣小組查得某品牌牙膏中的摩擦劑主要成分是碳酸鈣，其它成分遇鹽酸無氣體產生．他們想測定該牙膏中碳酸鈣的質量分數．

【實驗步驟】
①按如圖連接好裝置，并檢驗裝置的氣密性；
②在B裝置中加入牙膏樣品8.00g；
③緩緩通入空氣一段時間，關閉止水夾，然后接上C、D裝置；
④打開分液漏斗活塞，滴入10%的鹽酸，至不再產生氣泡為止；
⑤打開止水夾，再次緩緩通入空氣．至C裝置的質量不再增加；
⑥將C中的沉淀物過濾、洗滌、干燥，并測得固體的質量為3.94g． 
【實驗分析與數據處理】
（1）D裝置的作用是空氣中的CO₂進入C裝置中對測定產生影響．
（2）步驟⑤中當C裝置的質量不再增加說明CO₂被NaOH完全吸收；
（3）通過計算得到該牙膏樣品中碳酸鈣的質量分數是25%；
（4）若無A裝置，直接通入空氣，則測定結果將偏大（填“偏大”“偏小”或“不變”）．
【交流討論】有同學認為不必測定C中生成的沉淀物質量，只要測定C裝置在吸收CO₂前后的質量，一樣可以確定碳酸鈣的質量分數．請判斷是否可以并說明理由：不可以，B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中．

Answer 1

分析 【實驗步驟】有氣體參加的反應，實驗裝置連接好后，要檢驗裝置的氣密性；
【實驗分析與數據處理】
（1）根據堿石灰的成分分析；
（2）氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳，生成碳酸鈉和水；
（3）根據由CaCO₃+2HCI═CaCI₂+H₂O+CO₂↑，可以推出CaCO₃～CO₂，由Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O，可以推出CO₂～BaCO₃，進一步可以推出CaCO₃～BaCO₃；
（4）根據若沒有A裝置，直接通入空氣，那么空氣中的二氧化碳會被氫氧化鋇溶液吸收，影響實驗結果進行分析；
【交流討論】B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中．

解答 解：【實驗步驟】連接好裝置后，應該檢驗裝置的氣密性，因為有氣體參與反應．故填：檢驗裝置的氣密性；
【實驗分析與數據處理】
（1）裝置D的堿石灰可以吸收空氣中二氧化碳氣體，防止空氣中的CO₂進入C裝置中對測定產生影響；故填：空氣中的CO₂進入C裝置中對測定產生影響；
（2）氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳，生成碳酸鈉和水，裝置C的質量不再增加，說明CO₂被NaOH完全吸收；故填：CO₂被NaOH完全吸收；
（3）解：設碳酸鈣的質量為x，
因為CaCO₃～CO₂，CO₂～BaCO₃，所以CaCO₃～BaCO₃，
CaCO₃～BaCO₃，
 100    197
  x    3.94g
$\frac{100}{x}=\frac{197}{3.94g}$
x=2g，
牙膏樣品中碳酸鈣的質量分數為：$\frac{2g}{8g}$×100%=25%，
故填：25%．
（4）若沒有A裝置，直接通入空氣，那么空氣中的二氧化碳會被氫氧化鋇溶液吸收，會導致測定的碳酸鈣質量偏大，從而導致測得CaCO₃的質量分數偏大．故填：偏大．
【交流討論】B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中，導致測定二氧化碳的質量偏大，測定的碳酸鈣的質量偏大，碳酸鈣的質量分數偏高．
故填：不可以，B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中．

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