Question

對牙膏的探究要用到許多化學知識．
（1）下表列出了三種牙膏中的摩擦劑．請在表中填寫各種摩擦劑所屬的物質類別．
（ 選填“酸”、“堿”、“鹽”或“氧化物”）．

	上海特效牙膏	上海防酸牙膏	美加凈牙膏
摩擦擦劑	氫氧化鋁	碳酸鈣	二氧化硅
摩擦劑的物質類別	堿	鹽	氧化物

（2）根據你的推測，牙膏摩擦劑的溶解性是

難溶

（填“易溶”或“難溶”）
（3）牙膏中的碳酸鈣摩擦劑可以用石灰石來制備．某學生設計了一種制備碳酸鈣的實驗方案，其流程圖為：
石灰石

1高溫

生石灰

2加水

石灰水

3加碳酸鉀溶液

碳酸鈣
請寫出上述方案中有關反應的化學方程式：①

CaCO₃

高溫  .

CaO+CO₂↑

，②

CaO+H₂O═Ca（OH）₂

，③

Ca（OH）₂+K₂CO₃═2KOH+CaCO₃↓

．
（4）請你仍用石灰石為原料（其它試劑自選），設計另一種制備碳酸鈣的實驗方案，請你仿照（3）將實驗方案用流程圖表示出來：

石灰石

高溫

生石灰

加水

石灰水

通入二氧化碳

碳酸鈣

．你設計的方案的優點是

二氧化碳原料易得

．
（5）檢驗牙膏中是否有碳酸鹽的實驗方法是

向牙膏中加入適量的稀鹽酸，如果生成的氣體能使澄清的石灰水變渾濁，則證明牙膏中含有碳酸鹽

．
（6）某學生為了測定一種以碳酸鈣為摩擦劑的牙膏中的碳酸鈣含量，他稱取這種牙膏膏體20.0g放在燒杯中．再向燒杯中緩緩加入稀鹽酸直至不再有氣體放出（這種牙膏中其它物質都不能與鹽酸反應生成氣體），用去稀鹽酸40.0g．反應完畢后，稱得燒杯中物質的總質量為55.6g．（所有質量數據均不含燒杯質量）．請你計算這種牙膏中碳酸鈣的質量分數和所用稀鹽酸的質量分數．

Answer 1

分析：（1）根據物質的元素組成和物質組成特點，判斷物質的類別；
（2）摩擦劑是為了摩擦用的，故難溶于水；
（3）根據反應物和生成物可以書寫化學方程式；
（4）根據物質之間的相互反應設計實驗制取物質，并與題目所提供的方案進行對比，明確方案的優越性：二氧化碳原料易得；
（5）檢驗碳酸鹽的方法是：向牙膏中加入適量的稀鹽酸，如果生成的氣體能使澄清的石灰水變渾濁，則證明牙膏中含有碳酸鹽；
（6）根據質量守恒定律求出二氧化碳的質量，據此依據方程式計算碳酸鈣的質量，鹽酸溶質的質量，進而求出牙膏中碳酸鈣的質量分數和所用稀鹽酸的質量分數．

解答：解：（1）氫氧化鋁是由鋁離子和氫氧根離子組成的化合物，屬于堿；
碳酸鈣是由金屬離子和酸根離子組成的化合物，屬于鹽；
二氧化硅是只有硅元素和氧元素組成的化合物，屬于氧化物；
故答案為：堿；鹽；氧化物；
（2）牙膏摩擦劑是為了摩擦用的，應該難溶于水；
故答案為：難溶．
（3）石灰石的主要成分碳酸鈣高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳；生石灰和水反應生成氫氧化鈣；氫氧化鈣和碳酸鉀反應生成碳酸鈣沉淀和氫氧化鉀；
故答案為：
CaCO₃

高溫  .

CaO+CO₂↑；
  CaO+H₂O═Ca（OH）₂；
Ca（OH）₂+K₂CO₃═2KOH+CaCO₃↓；
（4）若仍用石灰石為原料，可先將石灰石高溫分解，生成的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，再將氫氧化鈣與二氧化碳反應生成碳酸鈣，反應流程圖是：
石灰石

高溫

生石灰

加水

  石灰水

通入二氧化碳

碳酸鈣；該方案與題中設計的方案相比，二氧化碳更易得到；
故答案為：
石灰石

高溫

生石灰

加水

  石灰水

通入二氧化碳

碳酸鈣；
二氧化碳原料易得；
（5）碳酸鹽能和稀鹽酸反應生成二氧化碳，常用此性質來檢驗某物質中是否含有碳酸鹽；
故答案為：向牙膏中加入適量的稀鹽酸，如果生成的氣體能使澄清的石灰水變渾濁，則證明牙膏中含有碳酸鹽；
（6）根據質量守恒定律可知：反應生成的二氧化碳的質量是20.0g+40.0g-55.6g=4.4g
設20.0g牙膏中含CaCO₃的質量是x，反應中耗去HCl的質量是y
CaCO₃+2HCl═CaCl₂ +CO₂↑+H₂O
100    73           44 
x      y            4.4g
 

100

x

=

44

4.4g

       

73

y

=

44

4.4g

     x=10.0g          y=7.3g
∴牙膏中碳酸鈣的質量分數為：

10.0g

20.0g

×100%=50%；
稀鹽酸的質量分數：

7.3g

40.0g

×100%=18.25%
答：這種牙膏中碳酸鈣的質量分數和所用稀鹽酸的質量分數分別是50%、18.25%．

點評：本題是一道較為綜合的實驗探究題，既考查了物質的類別、實驗方案的設計，又考查了依據方程式的計算等知識，很好的考查了學生應用知識解決問題的能力．