Question

牙膏是生活中常见的物质，其配料成分有摩擦剂、增稠剂、发泡剂等，其中摩擦剂的类型有很多，如CaCO₃、Al(OH)₃、SiO₂或这些物质的混合物。我校兴趣小组想研究牙膏摩擦剂的成分。

【提出问题1】某品牌牙膏中是否含有CaCO₃？

【查阅资料】 二氧化硅不与稀盐酸反应

【实验方案】

① 取少量牙膏于试管中，加入过量稀盐酸，出现气泡，将气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，证明摩擦剂中含有　   　离子；

② 取实验①中的溶液，加入草酸铵【(NH₄)₂C₂O₄】溶液，生成白色沉淀——草酸钙，请写出该反应的化学方程式　          　。

【提出问题2】该牙膏中CaCO₃的含量是多少？

【实验装置】

【实验步骤】

⑴按上图连接好装置后，发现一处明显的错误，改正为　    　；

⑵重新连接好装置，并　    　；

⑶在B装置中加入牙膏样品8.00g；

⑷      K₁，　       K₂（填“打开”或“关闭”），向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至　    　，停止滴加盐酸；

⑸　       　，至C中不再产生沉淀；

⑹将C装置中的固液混合物过滤、　      、烘干后称量其质量；

⑺重复实验。

（已知此品牌牙膏中的摩擦剂为碳酸钙，且其他成分不和盐酸反应，装置内试剂均足量。）

【实验数据】重复实验，3次数据记录如下：

实验次数	实验1	实验2	实验3
C装置中沉淀质量（g）	3.93	3.94	3.95

【实验分析及数据处理】

⑴上述数据能否由托盘天平测得？　    　。

⑵若没有A装置，则测定结果将　    　。（填“偏大”、“偏小”或“不变”）

⑶D装置的作用是　          　。

⑷据上表数据，计算该牙膏样品中CaCO₃的含量是多少？

写出计算过程                               。（4分）

【实验反思】

⑴重复实验，取平均值的意义在于    。

⑵下列各项措施中，能提高测定准确度的是    （填序号）。

a.在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶

b.在装置B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶

c.缓缓滴加稀盐酸

Answer

【实验方案】  ① CO32-；      ② (NH4)2C2O4+CaCl2=2NH4Cl+CaC2O4↓

【实验步骤】⑴C中导管应“长进短出”； 

⑵检查装置的气密性；

⑷关闭 打开 至B中不再产生气泡；

⑸关闭K2，打开K1，缓缓通入空气， 

⑹洗涤

【实验分析及数据处理】⑴不能。  ⑵偏大。    ⑶防止空气中的二氧化碳干扰实验测定

⑷25%

【实验反思】⑴减小偶然误差（合理即可）     ⑵C

【解析】

试题分析：【实验方案】①含碳酸根离子的物质能和酸反应生成二氧化碳气体，而二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊，由此可推断，摩擦剂中含有碳酸根离子。

②根据题意可知，实验①的溶液中含有生成的氯化钙溶液，再加入(NH4)2C2O4溶液，二者反应生成白色草酸钙沉淀，结合复分解交换成分的原则可知，另一生成物应为氯化铵，故反应的化学方程式为(NH4)2C2O4+CaCl2=2NH4Cl+CaC2O4↓。

【实验步骤】

⑴由于装置C是用来吸收反应生成的二氧化碳气体的，故C中的导管应“长进短出”，这样有利于二氧化碳与氢氧化钡溶液的充分反应。

⑵由于该实验中需要准确测定生成气体的质量，故要保证装置的气密性良好，所以反应前要检查装置的气密性。

⑷根据图示可知，只有打开K2，才能让盐酸进入装置B，并与其中的碳酸钙反应；由于反应生成的二氧化碳气体能与装置A中的氢氧化钠溶液反应，故需关闭K1；当装置B中不再产生气泡时，说明碳酸钙已完全反应，可停止滴加盐酸。

⑸为了使B中生成的二氧化碳气体能全部进入C，并被氢氧化钡溶液吸收，故需关闭K2，打开K1，并缓缓通入空气，直至C中不再产生沉淀。

⑹根据基本实验操作分析，将C装置中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后，称量其质量。

【实验分析及数据处理】

⑴根据表中的实验数据可知，物质质量不是由托盘天平称量获得的，因为托盘天平只能精确到0.1g。

⑵若缺少装置A，反应后持续缓缓通入空气，则实验结果会偏大，因为通入的空气中也含有二氧化碳，并全部进入C装置，则C中产生的沉淀的质量就偏大，由此计算测定出的结果将偏大。

⑶D装置中的碱石灰能防止空气中的二氧化碳进入C，避免干扰实验测定。

⑷根据题意，书写反应的化学方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O，CO2+Ba(OH)2= BaCO3↓+ H2O，由此可得出CaCO3与BaCO3的质量比，并据此进行计算。

解，首先根据三次数据求得沉淀的平均值为3.94g

设样品中碳酸钙的质量为X，则

CaCO3  ～  BaCO3  

100       197

X        3.94g

100：197=X：3.94g

解得，X=2g

所以该牙膏样品中CaCO3的含量=×100%=25%

【实验反思】

⑴由于误差是不可避免的，但重复实验，取平均值的却可减小偶然误差；

⑵a.在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶，可以吸收水蒸气，但是对结果没有影响；

b.在装置B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶，则由B中挥发出来的氯化氢气体会与洗气装置中的NaHCO3反应，生成二氧化碳气体，使测定结果偏高；

c.缓缓滴加稀盐酸，由于控制了盐酸的滴加速度，使二氧化碳的生成速度减慢，则C装置吸收二氧化碳会更彻底，能够提高结果准确度。故选c

考点：CO32-检验方法，实验探究物质的组成成分以及含量，实验数据处理或者误差分析的探究，常见气体的检验与除杂方法，书写化学方程式