Question

2．牙膏是生活必需品，某興趣小組同學對某品牌市售牙膏（如右圖）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．牙膏中保濕劑、增稠劑、香精等均為有機物．高溫很容易揮發
（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，因為利用pH試紙測定的酸堿度是整數；
（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溶解度隨著溫度升高而增大；
（3）為測定此牙膏中SiO₂的質量分數，興趣小組同學設計方案，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，至無氣體放出
③過濾、洗滌、稱量得到剩余固體質量（如表）；
④根據實驗數據進行計算．

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

【數據處理】：
（4）此測定做3次實驗的目的是取平均值，使計算結果更準確；
（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剩余固體質量沒有減去發泡劑的質量；
（7）高溫加熱的目的除為了除去CaCO₃及NaHCO₃以外，還為了除去保濕劑、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↑；
（9）步驟③中，洗滌的目的是除去二氧化硅上的附著物；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）pH大于7的溶液顯堿性；
利用pH試紙測定的溶液酸堿度是整數值；
（2）根據實驗現象可以判斷物質的溶解度與溫度的關系；
（4）實驗數據取平均值，能使實驗結果更準確；
（5）根據提供的數據可以計算二氧化硅的質量分數；
（6）如果不除去發泡劑的質量，會導致計算結果偏大；
（7）有機物在高溫條件下容易分解；
（8）稀鹽酸和氧化鈣反應生成氯化鈣和水，和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳；
（9）如果不除去二氧化硅水的附著物，會導致計算結果偏大；
（10）為保證洗滌效果，應該用蒸餾水洗滌二氧化硅．

解答 解：（1）測得其上層清液的pH為8.3，則此牙膏顯堿性；
實驗室不能用pH試紙測得該數值，這是因為利用pH試紙測定的酸堿度是整數．
故填：堿；不能，因為利用pH試紙測定的酸堿度是整數．
（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，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溶解度隨著溫度升高而增大．
故填：溶解度隨著溫度升高而增大．
（4）此測定做3次實驗的目的是取平均值，使計算結果更準確．
故填：取平均值，使計算結果更準確．
（5）二氧化硅質量的平均值是0.44g，此牙膏中SiO₂的質量分數為：$\frac{0.44g}{2.00g}$×100%=22%．
故填：22%．
（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剩余固體質量沒有減去發泡劑的質量．故填：剩余固體質量沒有減去發泡劑的質量．
（7）高溫加熱的目的除為了除去CaCO₃及NaHCO₃以外，還為了除去保濕劑、增稠劑、香精等有機物．
故填：保濕劑、增稠劑、香精等有機物．
（8）步驟②中，稀鹽酸和氧化鈣反應生成氯化鈣和水，和碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳，反應的化學方程式為：CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
故填：CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O；Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（9）步驟③中，洗滌的目的是除去二氧化硅上的附著物；若不洗滌，則測定結果將偏大．
故填：除去二氧化硅上的附著物；偏大．
（10）為保證洗滌效果，最好用蒸餾水洗滌．故填：A．
故答案為：
（1）堿，不能，因為利用pH試紙測定的酸堿度是整數；
（2）溶解度隨著溫度升高而增大；（4）取平均值，使計算結果更準確；
（5）22%；（6）剩余固體質量沒有減去發泡劑的質量；
（7）保濕劑、增稠劑、香精等有機物；
（8）CaO+2HCl=CaCl₂+H₂O、Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（9）除去二氧化硅上的附著物； 偏大．（10）A．

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．