Question

牙膏是生活中常见的物质，其配料成份有摩擦剂、增白剂、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碳酸钙？
【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】该牙膏中碳酸钙的含量是多少？
【实验步骤】
（1）按图连接好装置后，发现一处明显的错误，改正为______；


（2）重新连接好装置，并______；
（3）在B装置中加入牙膏样品8.00克；
（4）______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；
（5）______，至C中不再产生沉淀；
（6）将C装置中的固体混合物过滤、______、烘干后称量其质量；
（7）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】
（1）上述数据能否由托盘天平测得？______．
（2）若没有A装置，则测定结果将______． （填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）D装置的作用是______．
（4）据上表数据，计算该牙膏样品中碳酸钙的含量是多少？
写出计算过程．
【实验反思】
（1）重复实验，取平均值的意义在于______．
（2）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】依据碳酸根离子的检验方法分析解答，并据反应原理书写方程式；
（1）洗气装置中导管应长进短出；
（2）实验前应检查装置的气密性，防止装置漏气；
（4）依据装置设计原理和实验目的分析解答；
（5）再次打开K1，关闭K2，缓缓通入一段时间空气，使生成的二氧化碳充分反应；
（6）将C装置中的固体混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量更准确；
【实验分析及数据处理】
（1）根据天平的精确度分析解答；
（2）A装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止测量结果不准确；
（3）D装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止测量结果不准确；
（4）依据所测生成沉淀数据的平均值，计算反应的二氧化碳的质量，并进而计算参加反应的碳酸钙的质量；
【实验反思】
（1）多次测量，求其平均值是实验的常用方法，可减少误差；
（2）在装置B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶，可以防止挥发出的氯化氢气体等进入C装置而使实验结果更准确；缓缓滴加稀盐酸可使生成的二氧化碳反应完全，使测量结果更准确．
【解析】
【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，说明生成二氧化碳，从而证明摩擦剂中含有碳酸根离子；
②实验①中的溶液中含有氯离子，加入草酸铵溶液，生成白色沉淀-草酸钙，说明该溶液中含有钙离子，反应的化学方程式是（NH4）2C2O4+CaCl2=CaC2O4↓+2NH4Cl；
（1）C的作用是吸收反应生成的二氧化碳，装置中导管应长进短出；
（2）实验前应检查装置的气密性，防止装置漏气；
（4）关闭K1，打开K2，向牙膏样品中滴入10%的盐酸，至不再生成气体，停止滴加盐酸；
（5）再次打开K1，关闭K2，缓缓通入一段时间空气，使生成的二氧化碳全部排出，充分反应，至C中不再产生沉淀；
（6）将C装置中的固体混合物过滤、洗涤，除去表面的其他物质，然后烘干后称量其质量更准确；
【实验分析及数据处理】
（1）天平只能精确到0.1g，故用天平无法测量；
（2）A装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，若没有该装置，则进入C的气体还有空气中的二氧化碳，使测量结果偏大；
（3）D装置的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止空气中二氧化碳进入，使测量结果不准确；
（4）依据所测生成沉淀数据的平均值，计算反应的二氧化碳的质量，并进而计算牙膏中碳酸钙的质量，计算过程如下；
【实验反思】
（1）多次测量，求其平均值是实验的常用方法，可减少误差；
（2）在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶，是吸收水蒸气，而水蒸气对于二氧化碳无影响；在装置B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶，可以防止挥发出的氯化氢气体等进入C装置而使实验结果更准确；缓缓滴加稀盐酸可使生成的二氧化碳反应完全，使测量结果更准确；
故答案为：【实验方案】①碳酸根；②（NH4）2C2O4+CaCl2=CaC2O4↓+2NH4Cl；
（1）C装置中进气管伸入液面以下，出气管稍露出橡皮塞即可；
（2）检查装置的气密性；
（4）关闭；打开；不再有气泡产生；
（5）再次打开K1，关闭K2，缓缓通入一段时间空气；
（6）洗涤；
【实验分析及数据处理】
（1）不能；（2）偏大；（3）吸收空气中的二氧化碳，防止干扰；
（4）设二氧化碳的质量为x
Ba（OH）2+CO2═BaCO3↓+H2O
          44   197
          x    3.94g
 =
   x=0.88g 
设碳酸钙的质量为y
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
100                   44
y                    0.88g
=
   y=2g
答：该牙膏样品中碳酸钙的质量是2g．
【实验反思】
（1）可以减小误差；（2）bc．