Question

【題目】化學興趣小組對某品牌牙膏中摩擦劑的成分及其含量進行探究：

查閱資料：①該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；

②牙膏中其它成分遇到鹽酸時無氣體產生。

I．摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗

取適量牙膏樣品，加水充分攪拌、過濾。

(1) 往濾渣中加入過量NaOH 溶液，部分濾渣溶解，過濾后，向濾液中先通入過量二氧化碳，發生反應的離子方程式為__________，再加入過量稀鹽酸，此時觀察到的現象是______________。

II.牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定

利用如圖所示裝置(圖中夾持儀器略去) 進行實驗，充分反應后，測定C 中生成的BaCO3沉淀質量，以確定碳酸鈣的質量分數。

依據實驗過程回答下列問題:

(2) 裝置C 中生成BaCO3的離子反應方程式為________。

(3) 裝置D的儀器名稱為________，其作用是_________。

(4) 下列各項措施中，可以提高實驗測定準確度的是_______ (選填下列字母序號)。

a.在加入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO2氣體

b.滴加鹽酸不宜過快

c.在A~B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置

d.在B~C 之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置

(5) 實驗中準確稱取8.00 g樣品三份，進行三次測定，測得BaCO3 平均質量為3.94 g。則樣品中碳酸鈣的質量分數為_________。

(6) 另有同學認為可以采用測定裝置C 在吸收CO2前后的質量差的方法(CO2全部被吸收)，也能確定碳酸鈣的質量分數，但實驗證明按此方法測定的結果明顯___ (填“偏高”或“偏低”)，分析原因為_______。

Answer 1

【答案】 AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 沉淀溶解，同時有氣體產生 CO2+Ba2++2OH-=BaCO3↓+H2O U形管 防止空氣中CO2進入裝置C，影響實驗測定準確度 ab 25% 偏高 裝置B中的水蒸氣和氯化氫氣體會進入裝置C

【解析】試題分析：本題考查牙膏摩擦劑成分Al（OH）3的檢驗和CaCO3含量的測定，涉及離子方程式的書寫、實驗現象的描述、定量測定實驗和誤差分析。

I.（1）根據資料，該牙膏摩擦劑中的CaCO3、Al（OH）3都難溶于水，濾渣中含CaCO3、Al（OH）3，濾渣中加入過量NaOH，Al（OH）3溶解，反應的化學方程式為Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，濾渣部分溶解，過濾后得到含NaAlO2的濾液；向濾液中通入過量的CO2，發生反應的離子方程式為CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-。再加入過量稀鹽酸，NaHCO3和Al（OH）3都與HCl反應，反應的化學方程式為NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑、Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O，再加入過量稀鹽酸，觀察到的現象是：沉淀溶解，同時有氣體產生。

II.（2）根據實驗裝置和資料，摩擦劑中只有CaCO3與HCl反應產生氣體，CaCO3與鹽酸反應生成CaCl2、H2O和CO2，CO2通入裝置C中與足量Ba（OH）2反應生成BaCO3，反應的離子方程式為CO2+Ba2++2OH-=BaCO3↓+H2O。

（3）裝置D的儀器名稱為U形管。本題的實驗原理是：通過測量C中生成的BaCO3沉淀的質量確定CaCO3的質量分數；為了減小實驗誤差，要保證生成BaCO3的CO2全來自牙膏摩擦劑中的CaCO3與鹽酸的反應；U形管中盛放的堿石灰的作用是：防止外界空氣中的CO2進入裝置C，影響實驗測定的準確度。

（4）a項，在加入鹽酸之前，排盡裝置內的CO2氣體，可保證與足量Ba（OH）2反應的CO2全來自CaCO3，可提高實驗測定的準確度；b項，若滴加鹽酸過快，產生CO2的速率過快，CO2不能完全被Ba（OH）2溶液吸收，產生實驗誤差，滴加鹽酸不宜過快可提高實驗測定的準確度；c項，裝置B、C都為水溶液中的反應，在A~B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置不能提高實驗測定的準確度；d項，由于鹽酸具有揮發性，從裝置B中導出的CO2中含有HCl（g）和H2O（g），若在B~C之間增添盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣裝置，HCl會與NaHCO3反應產生CO2，這部分CO2也被Ba（OH）2溶液吸收，會使實驗的準確度偏低，在B~C之間增添盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣裝置不能提高實驗測定的準確度；可以提高實驗測定準確度的是ab，答案選ab。

（5）根據C守恒，n（CaCO3）=n（BaCO3）==0.02mol，m（CaCO3）=0.02mol100g/mol=2g，樣品中碳酸鈣的質量分數為100%=25%。

（6）由于鹽酸具有揮發性，從裝置B中導出的CO2中含有HCl（g）和H2O（g）；若采用測定裝置C在吸收CO2前后的質量差的方法，由于HCl（g）和H2O（g）也能被Ba（OH）2溶液吸收，導致測得的CaCO3的質量偏高，使測定的結果明顯偏高。