Question

牙膏是生活中常見的物質，其配料成份有摩擦劑、增白劑、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碳酸鈣？
【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，證明摩擦劑中含有

碳酸根

離子；
②取實驗①中的溶液，加入草酸銨溶液，生成白色沉淀-草酸鈣，請寫出該反應的化學方程式

（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl

．
【提出問題2】該牙膏中碳酸鈣的含量是多少？
【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裝置中進氣管伸入液面以下，出氣管稍露出橡皮塞即可

；

（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8.00克；
（4）

關閉

K₁，

打開

K₂（填“打開”或“關閉”），向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至

不再有氣泡產生

，停止滴加鹽酸；
（5）

再次打開K₁，關閉K₂，緩緩通入一段時間空氣

，至C中不再產生沉淀；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、

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？

不能

．
（2）若沒有A裝置，則測定結果將

偏大

． （填“偏大”、“偏小”或“不變”）
（3）D裝置的作用是

吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾

．
（4）據上表數據，計算該牙膏樣品中碳酸鈣的含量是多少？
寫出計算過程．
【實驗反思】
（1）重復實驗，取平均值的意義在于

可以減小誤差

．
（2）下列各項措施中，能提高測定準確度的是

bc

（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】依據碳酸根離子的檢驗方法分析解答，并據反應原理書寫方程式；
（1）洗氣裝置中導管應長進短出；
（2）實驗前應檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（4）依據裝置設計原理和實驗目的分析解答；
（5）再次打開K₁，關閉K₂，緩緩通入一段時間空氣，使生成的二氧化碳充分反應；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、洗滌、烘干后稱量其質量更準確；
【實驗分析及數據處理】
（1）根據天平的精確度分析解答；
（2）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；
（3）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；
（4）依據所測生成沉淀數據的平均值，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；
【實驗反思】
（1）多次測量，求其平均值是實驗的常用方法，可減少誤差；
（2）在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶，可以防止揮發出的氯化氫氣體等進入C裝置而使實驗結果更準確；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應完全，使測量結果更準確．

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，說明生成二氧化碳，從而證明摩擦劑中含有碳酸根離子；
②實驗①中的溶液中含有氯離子，加入草酸銨溶液，生成白色沉淀-草酸鈣，說明該溶液中含有鈣離子，反應的化學方程式是（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
（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；
（2）實驗前應檢查裝置的氣密性，防止裝置漏氣；
（4）關閉K₁，打開K₂，向牙膏樣品中滴入10%的鹽酸，至不再生成氣體，停止滴加鹽酸；
（5）再次打開K₁，關閉K₂，緩緩通入一段時間空氣，使生成的二氧化碳全部排出，充分反應，至C中不再產生沉淀；
（6）將C裝置中的固體混合物過濾、洗滌，除去表面的其他物質，然后烘干后稱量其質量更準確；
【實驗分析及數據處理】
（1）天平只能精確到0.1g，故用天平無法測量；
（2）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；
（3）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；
（4）依據所測生成沉淀數據的平均值，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；
【實驗反思】
（1）多次測量，求其平均值是實驗的常用方法，可減少誤差；
（2）在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶，是吸收水蒸氣，而水蒸氣對于二氧化碳無影響；在裝置B、C之間增加盛有飽和碳酸氫鈉的洗氣瓶，可以防止揮發出的氯化氫氣體等進入C裝置而使實驗結果更準確；緩緩滴加稀鹽酸可使生成的二氧化碳反應完全，使測量結果更準確；
故答案為：【實驗方案】①碳酸根；②（NH₄）₂C₂O₄+CaCl₂=CaC₂O₄↓+2NH₄Cl；
（1）C裝置中進氣管伸入液面以下，出氣管稍露出橡皮塞即可；
（2）檢查裝置的氣密性；
（4）關閉；打開；不再有氣泡產生；
（5）再次打開K₁，關閉K₂，緩緩通入一段時間空氣；
（6）洗滌；
【實驗分析及數據處理】
（1）不能；（2）偏大；（3）吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾；
（4）設二氧化碳的質量為x
Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
          44   197
          x    3.94g
 

44

x

=

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

100

x

=

44

0.88g

   y=2g
答：該牙膏樣品中碳酸鈣的質量是2g．
【實驗反思】
（1）可以減小誤差；（2）bc．

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．