Question

（2013?北京二模）化學小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量產生興趣，設計實驗進行探究．
【提出問題】摩擦劑中有哪些主要成分，它們的含量是多少？
【查閱資料】①該牙膏摩擦劑由氫氧化鋁、碳酸鈣粉末組成．
②牙膏中其它成分遇到氫氧化鈉不溶解，遇到稀硫酸時無氣體生成．
③氫氧化鋁[Al（OH）₃]和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉[NaAlO₂]和水，該反應的化學方程式為

Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O

．偏鋁酸鈉和稀硫酸反應生成氫氧化鋁，氫氧化鋁和稀硫酸反應生成硫酸鋁．
相關物質的溶解性表

物質	Al（OH）3	NaAlO2	Al2（SO4）3
溶解性	不溶	溶	溶

④Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
【猜想與實驗】
實驗I：驗證中摩擦劑中含有氫氧化鋁．
同學們先在少量牙膏樣品中加入過量的氫氧化鈉溶液，靜置一段時間，取上層清液，再滴加稀硫酸至過量，此實驗過程中觀察到的現象為

牙膏樣品中部分固體溶解，向上層清液中滴加稀硫酸時先有固體產生，后固體溶解

，根據該現象可以判斷摩擦劑中含有氫氧化鋁．
實驗II：驗證摩擦劑中含有碳酸鈣，并測定其含量．同學們在老師的指導下設計了如圖所示裝置．

（1）實驗步驟：
①如圖所示連接好裝置，并

檢驗裝置的氣密性

；
②準確稱取牙膏樣品的質量8.00g，并在各儀器中加入相應試劑；
③打開彈簧夾甲，緩緩通入空氣，然后接上C和D；
④打開B的分液漏斗滴加稀硫酸反應，同時再次持續緩緩通入空氣；
⑤待B中不再產生氣體后停止滴加稀硫酸；
⑥將C中沉淀過濾、洗滌、干燥，得BaCO₃固體．
（2）數據處理：
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．則牙膏樣品中碳酸鈣的質量分數為

25%

．
【實驗反思】
（1）A中放NaOH溶液的作用是

吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾測定結果

．
（2）實驗過程中需持續緩緩通入空氣．其作用除了可攪拌B、C中的反應物外，還有

使樣品與稀鹽酸反應生成的二氧化碳都吹入C中，全部與氫氧化鋇反應生成碳酸鋇

．
（3）有同學認為不必測定裝置C中生成BaCO₃質量，只要測定裝置C在吸收CO₂前后質量差，一樣可以準確測定碳酸鈣質量分數．請說明是否可以及理由

不可以；這樣測得的結果會偏大，因為B中的水蒸氣、HCl氣體會進入裝置C中，測得的二氧化碳的質量偏大，通過計算得到的碳酸鈣的質量分數會偏大

．

Answer 1

分析：【查閱資料】
根據氫氧化鋁和氫氧化鈉反應的產物和質量守恒定律可以書寫氫氧化鋁和氫氧化鈉反應的化學方程式；
【猜想與實驗】
實驗I：氫氧化鈉和氫氧化鋁反應生成偏鋁酸鈉和水，再滴加稀硫酸至過量，稀硫酸和過量的氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水，稀硫酸和偏鋁酸鈉反應生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁再和過量的稀硫酸反應生成硫酸鋁和水；
實驗II：有氣體參加的反應，實驗裝置連接好后，要檢驗裝置的氣密性；
根據實驗數據和化學方程式可以計算碳酸鈣的質量分數；
【實驗反思】
氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳氣體，無論是稀鹽酸還是濃鹽酸，都具有揮發性，濃鹽酸揮發的快，稀鹽酸揮發的慢．

解答：解：【查閱資料】
③氫氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，該反應的化學方程式為：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O．故填：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O．
【猜想與實驗】
實驗I：先在少量牙膏樣品中加入過量的氫氧化鈉溶液，靜置一段時間，取上層清液，再滴加稀硫酸至過量，實驗過程中可以觀察到：牙膏樣品中部分固體溶解，向上層清液中滴加稀硫酸時先有固體產生，后固體溶解．通過實驗現象可知，摩擦劑中含有氫氧化鋁，因為碳酸鈣不溶于氫氧化鈉溶液，溶解的是氫氧化鋁，再滴加稀硫酸至過量時，稀硫酸中和了過量的氫氧化鈉后，和偏鋁酸鈉反應生成了氫氧化鋁沉淀，然后氫氧化鋁和過量的稀硫酸反應生成了硫酸鋁和水，沉淀溶解．
故填：牙膏樣品中部分固體溶解，向上層清液中滴加稀硫酸時先有固體產生，后固體溶解．
實驗II：
（1）實驗步驟：
①連接好裝置后，應該檢驗裝置的氣密性，因為有氣體參與反應．
故填：檢驗裝置的氣密性；
（2）數據處理：
解：設碳酸鈣的質量為x，
因為CaCO₃～CO₂，CO₂～BaCO₃，所以CaCO₃～BaCO₃，
CaCO₃～BaCO₃，
 100    197
  x    3.94g

100

197

=

x

3.94g

x=2g，
牙膏樣品中碳酸鈣的質量分數為：

2g

8g

×100%=25%，
故填：25%．
【實驗反思】
（1）A中放NaOH溶液的作用是吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾測定結果．
故填：吸收空氣中的二氧化碳，防止干擾測定結果．
（2）實驗過程中持續緩緩通入空氣可以使樣品與稀硫酸反應生成的二氧化碳都吹入C中，全部與氫氧化鋇反應生成碳酸鈣．
故填：使樣品與稀硫酸反應生成的二氧化碳都吹入C中，全部與氫氧化鋇反應生成碳酸鈣．
（3）不可以；這樣測得的結果會偏大，因為B中的水蒸氣、HCl氣體會進入裝置C中，測得的二氧化碳的質量偏大，通過計算得到的碳酸鈣的質量分數會偏大．
故填：不可以；這樣測得的結果會偏大，因為B中的水蒸氣、HCl氣體會進入裝置C中，測得的二氧化碳的質量偏大，通過計算得到的碳酸鈣的質量分數會偏大．

點評：由CaCO₃+2HCI═CaCI₂+H₂O+CO₂↑，可以推出CaCO₃～CO₂，由Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O，可以推出CO₂～BaCO₃，進一步可以推出CaCO₃～BaCO₃．