Question

（2013?宜興市一模）牙膏是和牙刷一起用于清潔牙齒，保護(hù)口腔衛(wèi)生，對人體安全的一種日用必需品．某研究性學(xué)習(xí)小組對某一品牌牙膏中所含摩擦劑的成分及含量進(jìn)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(zhì)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(qiáng)酸，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)．如與氫氧化鈉可發(fā)生如下反應(yīng)：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(chǎn)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

SiO₂

．
（2）進(jìn)行猜想：摩擦劑可能
a．只含碳酸鈣    b．

碳酸鈣和氫氧化鋁

【設(shè)計實驗】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	解釋與結(jié)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(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀	原因是 NaOH+HCl═NaCl+H2O ， AlCl3+3NaOH═Al（OH）3↓+3NaCl （用化學(xué)方程式表示）．
繼續(xù)滴入氫氧化鈉溶液直至過量	沉淀溶解	摩擦劑中還含有 氫氧化鋁

Ⅱ．定量探究
【提出問題】牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少呢？
【設(shè)計實驗】
小明同學(xué)用圖1所示裝置，將一定量的牙膏與過量的鹽酸反應(yīng)，測量相關(guān)數(shù)據(jù)，推算出二氧化碳的質(zhì)量，然后根據(jù)化學(xué)方程式求出碳酸鈣的質(zhì)量，再計算出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【交流與討論】
（1）小強(qiáng)同學(xué)提出小明同學(xué)設(shè)計的探究方案不夠嚴(yán)密，測定結(jié)果偏大．他的理由是

鹽酸會揮發(fā)出氯化氫氣體

．
（2）通過討論改進(jìn)了實驗方案進(jìn)行試驗并測得數(shù)據(jù)如圖2：
請你通過上述數(shù)據(jù)計算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（請列出計算過程）．

Answer 1

分析：Ⅰ．定性探究：（1）根據(jù)二氧化硅不溶于水，也不溶于酸分析
（2）根據(jù)牙膏的成分進(jìn)行猜想
【設(shè)計實驗】根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁，氯化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁又能和氫氧化鈉反應(yīng)．
Ⅱ．定量探究：根據(jù)鹽酸的揮發(fā)性分析；根據(jù)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳與氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀的質(zhì)量關(guān)系，根據(jù)碳酸鋇可求出碳酸鈣的質(zhì)量，進(jìn)而求出其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

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(chǎn)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(jìn)行猜想：根據(jù)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(shè)計實驗】取澄清溶液A中含有的溶質(zhì)：一定含有鹽酸，氯化鈣，不能確定是否含有氯化鋁，當(dāng)逐滴滴入一定量氫氧化鈉溶液，開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)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(yīng)，當(dāng)鹽酸反應(yīng)完全后，氫氧化鈉再與氯化鋁反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀．化學(xué)方程式為NaOH+HCl═NaCl+H₂O；AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl．繼續(xù)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(yīng)，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(qiáng)同學(xué)提出小明同學(xué)設(shè)計的探究方案不夠嚴(yán)密，測定結(jié)果偏大，小強(qiáng)認(rèn)為鹽酸會揮發(fā)出氯化氫氣體，使二氧化碳的質(zhì)量偏大，從而根據(jù)化學(xué)方程式中二氧化碳的質(zhì)量求出的碳酸鈣的質(zhì)量偏大．
（2）解：設(shè)牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量為x
由方程式
CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑ 
CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂0
可得關(guān)系式
CaCO₃～CO₂～BaCO₃
100          197
x           3.94g  
  

100

x

=

197

3.94g

                           
解得x=2g           
碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

2g

8g

×100%=25%
答：牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(fā)出氯化氫氣體
（2）25%

點(diǎn)評：解答本題關(guān)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(yīng)，并且碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，要根據(jù)實驗結(jié)論能反推出實驗現(xiàn)象，根據(jù)實驗現(xiàn)象推出物質(zhì)組成，得出實驗結(jié)論．