Question

化學興趣小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進行以下探究：
查得資料：該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其它成分遇到鹽酸時無氣體生成．
Ⅰ．摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗
取適量牙膏樣品，加水成分攪拌、過濾．
（1）往濾渣中加入過量NaOH溶液，過濾．往（1）所得濾液中先通入過量二氧化碳，再加入過量稀鹽酸．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（如圖中夾持儀器略去）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）實驗過程中需持續(xù)緩緩通入空氣．其作用除了可攪拌B、C中的反應物外，還有：

 

．
（3）下列各項措施中，不能提高測定準確度的是

 

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

 

．
（5）有人認為不必測定C中生成的BaCO₃質量，只要測定裝置C在吸收CO₂前后的質量差，一樣可以確定碳酸鈣的質量分數．實驗證明按此方法測定的結果明顯偏高，原因是

 

．
（6）將等體積的AlCl₃與NaOH溶液混合，充分反應后，測得混合溶液中含有鋁元素質量與是沉淀中含有鋁元素質量的2倍，則c（AlCl₃）與c（NaOH）的比值是

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：

分析：Ⅰ．（1）往所得濾液中先通入過量二氧化碳，發(fā)生反應AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
Ⅱ．（2）實驗通過C裝置生成的碳酸鋇的質量測定二氧化碳的質量，進而計算牙膏中碳酸鈣的質量分數．裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導致測定的碳酸鋇的質量偏��；
（3）a．在加入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO₂氣體，防止空氣中二氧化碳進入C被氫氧化鋇吸收；
b．滴加鹽酸過快，則生成二氧化碳過快，C中二氧化碳不能全部被吸收；
c．BC中均為水溶液，不需要干燥；
d．揮發(fā)的HCl進入盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置會生成二氧化碳；
（4）BaCO₃質量為3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，則n（CaCO₃）=0.0200mol，質量為2.00g，然后求出質量分數；
（5）裝置B中的水蒸氣和氯化氫氣體會進入裝置C；
（6）將氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液等體積混合，測得混合溶液中含有鋁元素質量與是沉淀中含有鋁元素質量的2倍，沉淀為Al（OH）₃，溶液中的鋁可能為AlCl₃或NaAlO₂，可分別發(fā)生：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，結合反應的離子方程式分為兩種情況討論計算．

解答： 解：Ⅰ．（1）往所得濾液中先通入過量二氧化碳，發(fā)生反應AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，反應現象是通入CO₂氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體產生，沉淀溶解，
故答案為：通入CO₂氣體有白色沉淀生成，加入鹽酸有氣體產生，沉淀溶解；
Ⅱ．（2）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導致測定的碳酸鋇的質量偏小，持續(xù)緩緩通入空氣的作用為：把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收，
故答案為：把生成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收；
（3）a．在加入鹽酸之前，應排凈裝置內的CO₂氣體，防止空氣中二氧化碳進入C被氫氧化鋇吸收，所以提前排盡裝置中的二氧化碳可以提高測定準確度，故a不選；
b．滴加鹽酸過快，則生成二氧化碳過快，C中二氧化碳不能全部被吸收，所以要緩慢滴加鹽酸，可以提高測定準確度，故b不選；
c．BC中均為水溶液，不需要干燥，所以在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，不能提高測定準確度，故c選；
d．揮發(fā)的HCl進入盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置會生成二氧化碳，則在C中被氫氧化鋇吸收的二氧化碳偏多，所以在B～C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置，會使測定準確度偏低，故d選；
故答案為：cd；
（4）BaCO₃質量為3.94g，則n（BaCO₃）=

3.94g

197g/mol

=0.02mol，則n（CaCO₃）=0.02mol，質量為0.02mol×100g/mol=2g，所以樣品中碳酸鈣的質量分數為

2g

8g

×100%=25%，
故答案為：25%；
（5）B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中，導致測定二氧化碳的質量偏大，測定的碳酸鈣的質量偏大，碳酸鈣的質量分數偏高．
故答案為：B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進入裝置C中；
（6）設AlCl₃和NaOH的濃度分別為c₁和c₂，相同體積為V，
①若NaOH稍多一些，生成部分NaAlO₂，此時參加反應的AlCl₃的物質的量是c₁Vmol，則完全沉淀消耗NaOH是3c₁Vmol，生成c₁V mol 的Al（OH）₃，又因為混合溶液中含有鋁元素質量與是沉淀中含有鋁元素質量的2倍，則根據鋁守恒，說明有

2

3

的氫氧化鋁溶解生成偏鋁酸根，剩余

1

3

氫氧化鋁沉淀，發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O反應，所以根據反應則又消耗了

2

3

c₁Vmol的氫氧化鈉，所以一共消耗的NaOH的物質的量為：3c₁V+

2

3

c₁V=

11

3

c₁V=c₂V，所以c₁：c₂=3：11；
②當氯化鋁過量時，氫氧化鈉不足，生成氫氧化鋁白色沉淀發(fā)生反應：Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，設反應掉的鋁離子物質的量為x，得到的沉淀物中鋁元素的質量是所得溶液中鋁元素的質量的0.5倍，則0.5（c₁V-x）=x，所以x=

1

3

c₁V，消耗氫氧化鈉3x，即c₁Vmol，所以c₁V=c₂V，所以此時c₁：c₂=1：1，所以原AlCl₃溶液和NaOH溶液物質的量濃度之比可能是3：11或者1：1，
故答案為：3：11或者1：1．

點評：本題考查對實驗原理與操作步驟的理解及評價、常用化學用語、化學計算、物質組成的測定等，難度中等，是對所需知識的綜合運用，需要學生具有扎實的基礎知識與分析問題、解決問題的能力，理解實驗原理是解答的關鍵．