Question

化學(xué)興趣小組對(duì)某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進(jìn)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(shí)無(wú)氣體生成．
I、摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗(yàn)取適量牙膏樣品，加水?dāng)嚢�、過(guò)濾．并進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)
（1）請(qǐng)完成表格中的填空：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象	反應(yīng)的離子方程式
往濾渣中加入過(guò)量NaOH溶液．		①
過(guò)濾，往所得濾液中通入過(guò)量二氧化碳，	②	③
繼續(xù)加入過(guò)量稀鹽酸	④

Ⅱ、牙膏樣品中碳酸鈣的定量測(cè)定
利用如圖所示裝置（圖中夾持儀器略去）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測(cè)定C中生成的BaCO₃沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程回答下列問(wèn)題：
（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中先后兩次鼓入空氣，第二次鼓入空氣的目的是：

 

．
（3）C中反應(yīng)生成BaCO₃的化學(xué)方程式是

 

．
（4）下列各項(xiàng)措施中，不能提高測(cè)定準(zhǔn)確度的是

 

（填標(biāo)號(hào)）．
A．在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體
B．滴加鹽酸不宜過(guò)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(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱取8.00g樣品三份，進(jìn)行三次測(cè)定，測(cè)得BaCO₃平均質(zhì)量為3.94g．則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（6）某同學(xué)提出將C中的Ba（OH）₂換成濃H₂SO₄，通過(guò)測(cè)定D裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差也可以測(cè)定CaCO₃的含量，假設(shè)反應(yīng)前D裝置的質(zhì)量為m₁，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后D裝置的質(zhì)量為m₂，則樣品中CaCO₃的質(zhì)量為

 

．實(shí)驗(yàn)證明按此測(cè)定的結(jié)果偏高，原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：Ⅰ．（1）氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，往（1）所得濾液中先通入過(guò)量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過(guò)量稀鹽酸，Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
Ⅱ．（2）實(shí)驗(yàn)通過(guò)C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏��；
（3）二氧化碳與氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇與水；
（4）A、在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測(cè)定；
B、滴加鹽酸過(guò)快CO₂，CO₂不能完全被吸收，排出裝置C；
C、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂；
D、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，而不影響CO₂；
（5）BaCO₃質(zhì)量為3.94g n（BaCO₃）=0.0200mol，則n（CaCO₃）=0.0200mol，質(zhì)量為2.00g；
（6）U性管中吸收二氧化碳，通過(guò)測(cè)定D裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差，結(jié)合元素守恒也可以測(cè)定CaCO₃的含量．

解答： 解：Ⅰ．（1）氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式為①Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，往①所得濾液中先通入過(guò)量二氧化碳，發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鋁白色沉淀，③AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，再加入過(guò)量稀鹽酸，沉淀溶解生成氣體，反應(yīng)Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O，HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，反應(yīng)現(xiàn)象是通入CO₂氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸，沉淀溶解，有氣體產(chǎn)生；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象	反應(yīng)的離子方程式
		①Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
	②有白色沉淀產(chǎn)生	③AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-
	④沉淀溶解，有氣體產(chǎn)生

Ⅱ．（2）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏小，持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝獾淖饔脼椋喊焉�成的CO₂氣體全部排入C中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收，驅(qū)趕殘留在裝置中的CO₂ 以使生成的CO₂完全被吸收；
故答案為：驅(qū)趕殘留在裝置中的CO₂ 以使生成的CO₂完全被吸收．
（3）二氧化碳與氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鋇與水，反應(yīng)方程式為CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，故答案為：CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O；
（4）A、在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO₂氣體，防止影響碳酸鋇質(zhì)量的測(cè)定，可以提高測(cè)定準(zhǔn)確度，故A不符合；
B、滴加鹽酸過(guò)快CO₂，CO₂來(lái)不及被吸收，就排出裝置C，滴加鹽酸不宜過(guò)快，使二氧化碳吸收完全，可以提高測(cè)定準(zhǔn)確度，故B不符合；
C、在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置，吸收水分，不影響CO₂，不能提高提高測(cè)定準(zhǔn)確度，故C符合；
D、在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置Ba（OH）₂，可以吸收CO₂中的HCl，影響CO₂，不能提高測(cè)定準(zhǔn)確度，故D符合，
故選：CD；
（5）BaCO₃質(zhì)量為3.94g，則n（BaCO₃）=

3.94g

197g/mol

=0.02mol，則n（CaCO₃）=0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×100g/mol=2g，所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2g

8g

×100%=25%，
故答案為：25%；
（6）U性管中吸收二氧化碳，通過(guò)測(cè)定D裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差，結(jié)合元素守恒也可以測(cè)定CaCO₃的含量，假設(shè)反應(yīng)前D裝置的質(zhì)量為m₁，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后D裝置的質(zhì)量為m₂，增重為二氧化碳的質(zhì)量，依據(jù)碳元素守恒得到樣品中CaCO₃的質(zhì)量為=

m2-m1

44

×100g，實(shí)驗(yàn)證明按此測(cè)定的結(jié)果偏高，分析裝置圖可知裝置D會(huì)吸收氣體中的氯化氫，吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，導(dǎo)致U形管中增重的質(zhì)量增大，是測(cè)定結(jié)果偏高；
故答案為：

m2-m1

44

×100；D裝置吸收反應(yīng)生成的CO₂外，還會(huì)吸收揮發(fā)出的HCl，同時(shí)空氣中的H₂O和CO₂ 也會(huì)進(jìn)入D裝置．使m₂-m₁偏大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟的理解及評(píng)價(jià)、常用化學(xué)用語(yǔ)、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)組成的測(cè)定等，難度較大，是對(duì)所需知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，理解實(shí)驗(yàn)原理是解答的關(guān)鍵．