Question

牙膏中的摩擦劑約占牙膏成分的50%，主要用于增強(qiáng)牙膏的摩擦作用和去污效果，牙膏摩擦劑一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂組成．某化學(xué)興趣小組對(duì)幾種品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進(jìn)行以下探究：
（1）根據(jù)上述信息，推測(cè)摩擦劑應(yīng)具備的性質(zhì)有

 

（填序號(hào)）
①易溶于水 ②難溶于水  ③堅(jiān)硬  ④柔軟  ⑤顆粒較大  ⑥顆粒較小
（2）已知A品牌牙膏中的摩擦劑是Al（OH）₃，取適量牙膏樣品，加水成分?jǐn)嚢�、過(guò)濾．
①往濾渣中加入過(guò)量NaOH溶液，過(guò)濾，Al（OH）₃與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式是

 

．
②往①所得濾液中先通入過(guò)量CO₂，再加入過(guò)量稀鹽酸，觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（3）已知B品牌牙膏中的可能含有一種或兩種物質(zhì)，將此牙膏中的摩擦劑溶于鹽酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)有不溶性物質(zhì)，
①對(duì)B品牌牙膏摩擦劑的成分提出合理假設(shè)：
假設(shè)1：牙膏摩擦劑的成分為SiO₂
假設(shè)2：牙膏摩擦劑的成分為SiO₂和CaCO₃
假設(shè)3：牙膏摩擦劑的成分為

 

．
②設(shè)計(jì)方案對(duì)B品牌牙膏摩擦劑的成分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)．請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論（可不填滿）．
限選試劑：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取適量牙膏樣品，加水成分?jǐn)嚢�、過(guò)濾，得濾液A和沉淀B．	/
步驟2：
步驟3：

（4）已知C品牌牙膏中的摩擦劑為CaCO₃，通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)確定CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．取20.0g牙膏樣品溶于水后過(guò)濾，將所得沉淀溶解于100mL1mol/L的鹽酸中，然后從所得的溶液中取20.00mL放入錐形瓶中，用1mol/L NaOH溶液進(jìn)行滴定，測(cè)得消耗的NaOH溶液體積為5.00mL，則20.0g牙膏樣品消耗的鹽酸為

 

mol，C品牌牙膏中CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

分析：（1）牙膏中的摩擦劑約占牙膏成分的50%，主要用于增強(qiáng)牙膏的摩擦作用和去污效果，牙膏摩擦劑一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂組成，摩擦劑應(yīng)具備的性質(zhì)是難溶于水，硬度大，顆粒小等性質(zhì)；
（2）①Al（OH）₃是兩性氫氧化物和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；
②偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量鹽酸顯生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁沉淀會(huì)溶解在鹽酸中；
（3）①牙膏摩擦劑的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根據(jù)由上邊物質(zhì)中的兩種組成，進(jìn)行兩種物質(zhì)的組合考慮；
②依據(jù)碳酸鈣和氫氧化鋁的性質(zhì)分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明含有碳酸鈣和氫氧化鋁的實(shí)驗(yàn)方案和反應(yīng)現(xiàn)象分析判斷；
（4）依據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)后剩余的鹽酸被氫氧化鈉溶液滴定測(cè)定剩余鹽酸溶質(zhì)物質(zhì)的量，注意溶液體積變化，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算碳酸鈣物質(zhì)的量得到質(zhì)量計(jì)算碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答：解：（1）牙膏中的摩擦劑約占牙膏成分的50%，主要用于增強(qiáng)牙膏的摩擦作用和去污效果，牙膏摩擦劑一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂組成，摩擦劑應(yīng)具備的性質(zhì)是難溶于水，硬度大，顆粒小等性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)選擇②③⑥；
故答案為：②③⑥；
（2）①Al（OH）₃是兩性氫氧化物和NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
②偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量鹽酸，先生成氫氧化鋁沉淀，然后氫氧化鋁沉淀會(huì)溶解在鹽酸中，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O；
故答案為：通入CO₂氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體生成、沉淀溶解；
（3）①牙膏摩擦劑的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根據(jù)由上邊物質(zhì)中的兩種組成，假設(shè)1：摩擦劑的成分為SiO₂；假設(shè)2：摩擦劑的成分為SiO₂和CaCO₃；所以還缺少SiO₂和Al（OH）₃；的組合；所以假設(shè)3是SiO₂和Al（OH）₃；
故答案為：二氧化硅和氫氧化鋁；
②設(shè)計(jì)方案對(duì)B品牌牙膏摩擦劑的成分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證假設(shè)，取適量牙膏樣品，加水成分?jǐn)嚢琛⑦^(guò)濾，得濾液A和沉淀B，取適量沉淀B于試管中，滴加過(guò)量稀鹽酸，出現(xiàn)無(wú)色氣泡，說(shuō)明含有碳酸鈣；取步驟2的上層清液，滴加氫氧化鈉溶液，溶液先生成沉淀，后沉淀溶解說(shuō)明含有氫氧化鋁；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：
步驟2：取適量沉淀B于試管中，滴加過(guò)量稀鹽酸．	出現(xiàn)無(wú)色氣泡，說(shuō)明含有碳酸鈣
步驟3：取步驟2的上層清液，滴加氫氧化鈉溶液	溶液先生成沉淀，后沉淀溶解說(shuō)明含有氫氧化鋁．

（4）取20.0g牙膏樣品溶于水后過(guò)濾，將所得沉淀溶解于100mL1mol/L的鹽酸中，然后從所得的溶液中取20.00mL放入錐形瓶中，用1mol/L NaOH溶液進(jìn)行滴定，測(cè)得消耗的NaOH溶液體積為5.00mL，20.00ml溶液被氫氧化鈉溶液滴定反應(yīng)計(jì)算得到與碳酸鈣反應(yīng)的氯化氫物質(zhì)的量=20.00×10^-3L×1mol/L-5.00ml×10^-3L×1mol/L=0.020mol-0.005mol=0.015mol，100ml溶液中含有與碳酸鈣反應(yīng)的氯化氫物質(zhì)的量為0.075mol，則20.0g牙膏樣品消耗的鹽酸為0.075mol；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，反應(yīng)的碳酸鈣物質(zhì)的量=0.0375mol，碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.0375mol×100g/mol

20.0g

×100%=18.75%；
故答案為：0.075，18.75%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)和組成的實(shí)驗(yàn)分析判斷，分析理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工程的依據(jù)和過(guò)程是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．