Question

牙膏是和牙刷一起用于清潔牙齒，保護口腔衛生，對人體安全的一種日用必需品．某研究性學習小組對某一品牌牙膏中所含摩擦劑的成分及含量進行了如下探究．

【查閱資料】
（1）牙膏常用氫氧化鋁、碳酸鈣、二氧化硅等物質作摩擦劑，牙膏中其它成分遇到鹽酸時無氣體生成；
（2）氫氧化鋁是兩性氫氧化物，在常溫下它既能與強酸，又能與強堿反應．如與氫氧化鈉可發生如下反應：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．
Ⅰ．定性探究
【提出問題】該品牌牙膏中含有什么摩擦劑？
【實驗與猜想】
（1）取少量牙膏膏體，加入過量的稀鹽酸，牙膏全部溶解并有大量氣泡產生，同時得到澄清溶液A，則該品牌牙膏中一定含有碳酸鈣，一定不含有    ．
（2）進行猜想：摩擦劑可能
a．只含碳酸鈣    b．   
【設計實驗】

實驗步驟	實驗現象	解釋與結論
取澄清溶液A逐滴滴入一定量氫氧化鈉溶液	開始無明顯現象，后產生白色沉淀	原因是    ，     （用化學方程式表示）．
繼續滴入氫氧化鈉溶液直至過量		摩擦劑中還含有

Ⅱ．定量探究
【提出問題】牙膏中碳酸鈣的質量分數是多少呢？
【設計實驗】
小明同學用圖1所示裝置，將一定量的牙膏與過量的鹽酸反應，測量相關數據，推算出二氧化碳的質量，然后根據化學方程式求出碳酸鈣的質量，再計算出碳酸鈣的質量分數．
【交流與討論】
（1）小強同學提出小明同學設計的探究方案不夠嚴密，測定結果偏大．他的理由是    ．
（2）通過討論改進了實驗方案進行試驗并測得數據如圖2：
請你通過上述數據計算牙膏中碳酸鈣的質量分數（請列出計算過程）．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．定性探究：（1）根據二氧化硅不溶于水，也不溶于酸分析
（2）根據牙膏的成分進行猜想
【設計實驗】根據碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣，氫氧化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁，氯化鋁與氫氧化鈉反應生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁又能和氫氧化鈉反應．
Ⅱ．定量探究：根據鹽酸的揮發性分析；根據碳酸鈣與鹽酸反應生成二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇沉淀的質量關系，根據碳酸鋇可求出碳酸鈣的質量，進而求出其質量分數．
解答：解：Ⅰ．定性探究
（1）取少量牙膏膏體，加入過量的稀鹽酸，牙膏全部溶解并有大量氣泡產生，同時得到澄清溶液A，則該品牌牙膏中一定含有碳酸鈣，一定不含有二氧化硅，因為二氧化硅不溶于水，也不溶于酸．
（2）進行猜想：根據牙膏的組成成分可以猜想其成分可能是碳酸鈣和氫氧化鋁
【設計實驗】取澄清溶液A中含有的溶質：一定含有鹽酸，氯化鈣，不能確定是否含有氯化鋁，當逐滴滴入一定量氫氧化鈉溶液，開始無明顯現象，后產生白色沉淀，說明一定含有鹽酸和氯化鋁，因為只有含有鹽酸和氯化鋁，加入氫氧化鈉后，氫氧化鈉先與鹽酸反應，當鹽酸反應完全后，氫氧化鈉再與氯化鋁反應產生白色沉淀．化學方程式為NaOH+HCl═NaCl+H₂O；AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl．繼續滴入氫氧化鈉溶液直至過量，氫氧化鋁又會和氫氧化鈉反應，沉淀溶解，因此摩擦劑中一定含有氫氧化鋁，得到的溶液A中一定含有氯化鋁．
Ⅱ．定量探究
（1）小強同學提出小明同學設計的探究方案不夠嚴密，測定結果偏大，小強認為鹽酸會揮發出氯化氫氣體，使二氧化碳的質量偏大，從而根據化學方程式中二氧化碳的質量求出的碳酸鈣的質量偏大．
（2）解：設牙膏中碳酸鈣的質量為x
由方程式
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂
可得關系式
CaCO₃～CO₂～BaCO₃
100          197
x           3.94g  
                             
解得x=2g           
碳酸鈣的質量分數==25%
答：牙膏中碳酸鈣的質量分數為25%
故答案為：（1）SiO₂．
（2）碳酸鈣和氫氧化鋁

		NaOH+HCl═NaCl+H2O， AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl
	沉淀溶解	氫氧化鋁

Ⅱ．定量探究
（1）鹽酸會揮發出氯化氫氣體
（2）25%
點評：解答本題關鍵是要知道氫氧化鋁與碳酸鈣都不溶于水，但能與鹽酸反應，并且碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，要根據實驗結論能反推出實驗現象，根據實驗現象推出物質組成，得出實驗結論．