Question

3．牙膏摩擦劑的類型很多，如CaCO₃，SiO₂或它們的混合物．某興趣小組對牙膏摩擦劑的成分進行了如下探究．
【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】
取少量牙膏于試管中，加入適量的稀鹽酸，出現(xiàn)氣泡，將氣體通入澄清石灰水，石灰水變渾濁，證明摩擦劑中含有CO₃^2-（填離子符號）
【提出問題2】該牙膏中CaCO₃的質量分數(shù)是多少？
【實驗步驟】
（1）按如圖連接好裝置后，發(fā)現(xiàn)一處明顯的錯誤，改正為C中裝置導管應“長進短出”；
C中裝置導管應“長進短出”
（2）重新連接好裝置，并再次檢查裝置的氣密性；
檢查裝置的氣密性
（3）在B裝置中加入牙膏樣品8g；
（4）關閉K₁，打開K₂，向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至B中無氣泡產(chǎn)生時，停止滴加鹽酸； 
（5）關閉K₁，打開K₂緩緩地通入空氣，至C中不再產(chǎn)生沉淀；
打開K₁，關閉K₂，緩緩通入空氣
（6）將C裝置中的固液混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質量．實驗數(shù)據(jù)如圖（已知此品牌牙膏中的其他成分不和鹽酸反應，裝置內試劑均足量）

【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）若沒有A裝置，則測定結果將偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（2）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳干擾，防止干擾實驗測定
（3）據(jù)上面數(shù)據(jù)，計算該牙膏樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)是25%．

Answer 1

分析 【實驗方案】依據(jù)碳酸根離子的檢驗方法分析解答；
【實驗步驟】（1）洗氣裝置中導管應長進短出；
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結果不準確；
（2）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止測量結果不準確；
（3）依據(jù)所測生成沉淀數(shù)據(jù)的平均值，計算反應的二氧化碳的質量，并進而計算參加反應的碳酸鈣的質量．

解答 解：【實驗方案】取少量牙膏于試管中，加入過量稀鹽酸，出現(xiàn)氣泡，將氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，說明生成二氧化碳，從而證明摩擦劑中含有碳酸根離子；
【實驗步驟】（1）C的作用是吸收反應生成的二氧化碳，裝置中導管應長進短出；
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）A裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，若沒有該裝置，則進入C的氣體還有空氣中的二氧化碳，使測量結果偏大；
（2）D裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止空氣中二氧化碳進入，使測量結果不準確；
（3）依據(jù)所測生成沉淀數(shù)據(jù)，計算反應的二氧化碳的質量，并進而計算牙膏中碳酸鈣的質量，計算過程如下；
解：根據(jù)數(shù)據(jù)得生成沉淀為3.94g，設參加反應的二氧化碳的質量為x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
                   44       197
                    x      3.94g
 $\frac{44}{x}=\frac{197}{3.94g}$
   x=0.88g 
設碳酸鈣的質量為y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                   44
y                    0.88g
$\frac{100}{y}=\frac{44}{0.88g}$
   y=2.00g
該牙膏樣品中碳酸鈣的質量分數(shù)是$\frac{2.00g}{8g}$×100%=25%．
故答案為：【實驗方案】CO₃^2-；
【實驗步驟】（1）C中裝置導管應“長進短出”；
【實驗分析及數(shù)據(jù)處理】
（1）偏大；（2）吸收空氣中的二氧化碳干擾，防止干擾實驗測定；
（3）25%．

點評 本題難度較大，屬于鹽的性質中實驗方法和過程的探究，根據(jù)物質的化學性質，要認真分析，不僅要把握實驗設計的每一個步驟中的實驗目的，裝置的用途等知識，還要對有關的計算準確，能考查學生綜合分析、解決問題的能力，計算牙膏中碳酸鈣的含量時，也可利用關系式法求解．