Question

（2012?東城區模擬）牙膏是由摩擦劑和一些可溶于水的物質組成．常用的摩擦劑主要有：CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂?nH₂O、Ca₃（PO₄）₂．資料顯示：Ca₃（PO₄）₂高溫不分解；Ca₃（PO₄）₂和CaHPO₄不溶于水；Ca（H₂PO₄）₂溶于水；Ca₃（PO₄）₂+4H⁺=3Ca²⁺+2H₂PO₄^-．
（1）為測定某牙膏的酸堿性和摩擦劑的主要成分，甲同學設計并完成以下實驗：
①取一小段牙膏與一定量蒸餾水充分攪拌后過濾，用pH試紙測定濾液酸堿性的方法是

用干燥潔凈的玻璃棒蘸濾液，滴在pH試紙上，經與標準比色卡比較后

（填相應操作），讀出其pH接近8；
②若向①所得不溶物中加入適量稀鹽酸，得到澄清溶液，有氣體產生，則產生氣體的離子方程式是

CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O

；若向①所得不溶物中加入NaOH溶液，經測定，不溶物的質量不發生變化；
③取②中加稀鹽酸后所得溶液，加入過量NaOH溶液，觀察到最終有沉淀生成，生成該沉淀的離子方程式是

2H₂PO₄^-+3Ca²⁺+4OH^-=Ca₃（PO₄）₂+4H₂O

；根據上述實驗，摩擦劑中一定含有的物質是

CaCO₃、Ca₃（PO₄）₂

．
（2）乙同學用如下裝置（已檢驗氣密性，夾持裝置略）通過測CO₂的質量來計算牙膏不溶物中CaCO₃的含量．

①滴加稀鹽酸之前的部分操作：…打開彈簧夾，通入N₂一段時間；再將盛有堿石灰的干燥管連接在整套裝置上…．按此順序進行操作的原因是

避免堿石灰吸收裝置中原有空氣中的CO₂

；
②用上述裝置重復幾次實驗，所測樣品中CaCO₃的含量均偏高，若實驗過程中的操作沒有失誤，分析可能的原因是

干燥管中的堿石灰吸收空氣中的CO₂或H₂O

或

NaHCO₃溶液除HCl時產生了CO₂

；
③設計實驗不用其他任何試劑（儀器可任選），僅用牙膏不溶物樣品測定摩擦劑中CaCO₃含量的方法是

稱量不溶物樣品在高溫下完全分解前后的質量

（不必填具體操作）．

Answer 1

分析：（1）①依據pH試紙的使用方法簡答過程和操作；
②依據摩擦劑成分分析，和鹽酸反應生成氣體的物質是碳酸鈣；
③取②中加稀鹽酸后所得溶液，加入過量NaOH溶液，觀察到最終有沉淀生成是Ca（H₂PO₄）₂和氫氧化鈉反應生成磷酸鈣沉淀；
（2）①堿石灰會吸收空氣中水蒸氣和二氧化碳使測量結果產生誤差；
②偏高說明測定的二氧化碳質量增大，可能是干燥管吸收了空氣中的二氧化碳，或氣體通過飽和碳酸氫鈉溶液中會生成二氧化碳氣體；
③利用高溫下碳酸鈣分解，可以稱量分解前后的質量計算．

解答：解：（1）①用pH試紙測定濾液酸堿性的方法是用干燥玻璃棒蘸取待測液滴在PH試紙的中間，依據變色和比色卡對比得到溶液pH，
故答案為：用干燥潔凈的玻璃棒蘸濾液，滴在pH試紙上，經與標準比色卡比較后；
②若向①所得不溶物中加入適量稀鹽酸，得到澄清溶液，有氣體產生，依據摩擦劑成分可知是碳酸鈣和鹽酸反應生成二氧化碳氣體，則產生氣體的離子方程式是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
③取②中加稀鹽酸后所得溶液，加入過量NaOH溶液，觀察到最終有沉淀生成，則是磷酸鈣和鹽酸反應生成磷酸二氫鈣與堿反應生成磷酸鈣沉淀，反應生成該沉淀的離子方程式是2H₂PO₄^-+3Ca²⁺+4OH^-=Ca₃（PO₄）₂+4H₂O，依據實驗現象和物質變化分析判斷，牙膏中一定含CaCO₃、Ca₃（PO₄）₂；
故答案為：2H₂PO₄^-+3Ca²⁺+4OH^-=Ca₃（PO₄）₂+4H₂O；CaCO₃、Ca₃（PO₄）₂；
（2）①滴加稀鹽酸之前的部分操作：…打開彈簧夾，通入N₂一段時間；再將盛有堿石灰的干燥管連接在整套裝置上的目的是避免空氣中的二氧化碳被堿石灰吸收，使測定結果偏高；
故答案為：避免堿石灰吸收裝置中原有空氣中的CO₂；
②用上述裝置重復幾次實驗，所測樣品中CaCO₃的含量均偏高，若實驗過程中的操作沒有失誤，則產生誤差的原因是最后的干燥管會吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，生成二氧化碳的青提子含有氯化氫氣體，通過飽和碳酸氫鈉溶液時會多生成二氧化碳氣體；
故答案為：干燥管中的堿石灰吸收空氣中的CO₂或H₂O；NaHCO₃溶液除HCl時產生了CO₂；
③設計實驗不用其他任何試劑（儀器可任選），僅用牙膏不溶物樣品測定摩擦劑中CaCO₃含量的方法是可以利用碳酸鈣受熱分解，依據分解前后的質量變化計算得到；
故答案為：稱量不溶物樣品在高溫下完全分解前后的質量．

點評：本題考查了物質性質的實驗驗證和物質組成的實驗探究實驗方案設計和應用，題目難度中等．