Question

牙膏中的摩擦劑約占牙膏成分的50%，主要用于增強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．某化學興趣小組對幾種品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進行以下探究：
（1）根據上述信息，推測摩擦劑應具備的性質有

 

（填序號）
①易溶于水 ②難溶于水  ③堅硬  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，加水成分攪拌、過濾．
①往濾渣中加入過量NaOH溶液，過濾，Al（OH）₃與NaOH溶液反應的離子方程式是

 

．
②往①所得濾液中先通入過量CO₂，再加入過量稀鹽酸，觀察到的現象是

 

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

 

．
②設計方案對B品牌牙膏摩擦劑的成分進行實驗，驗證假設．請寫出實驗步驟以及預期現象和結論（可不填滿）．
限選試劑：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取適量牙膏樣品，加水成分攪拌、過濾，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，通過下列實驗確定CaCO₃的質量分數．取20.0g牙膏樣品溶于水后過濾，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溶液進行滴定，測得消耗的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的質量分數為

 

．

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，摩擦劑應具備的性質是難溶于水，硬度大，顆粒小等性質；
（2）①Al（OH）₃是兩性氫氧化物和NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和水；
②偏鋁酸鈉溶液中通入過量鹽酸顯生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁沉淀會溶解在鹽酸中；
（3）①牙膏摩擦劑的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根據由上邊物質中的兩種組成，進行兩種物質的組合考慮；
②依據碳酸鈣和氫氧化鋁的性質分析設計實驗，證明含有碳酸鈣和氫氧化鋁的實驗方案和反應現象分析判斷；
（4）依據碳酸鈣和鹽酸反應后剩余的鹽酸被氫氧化鈉溶液滴定測定剩余鹽酸溶質物質的量，注意溶液體積變化，依據化學方程式計算碳酸鈣物質的量得到質量計算碳酸鈣的質量分數；

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，摩擦劑應具備的性質是難溶于水，硬度大，顆粒小等性質，實驗選擇②③⑥；
故答案為：②③⑥；
（2）①Al（OH）₃是兩性氫氧化物和NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的離子方程式為：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量鹽酸，先生成氫氧化鋁沉淀，然后氫氧化鋁沉淀會溶解在鹽酸中，反應的離子方程式為：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，根據由上邊物質中的兩種組成，假設1：摩擦劑的成分為SiO₂；假設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3是SiO₂和Al（OH）₃；
故答案為：二氧化硅和氫氧化鋁；
②設計方案對B品牌牙膏摩擦劑的成分進行實驗，驗證假設，取適量牙膏樣品，加水成分攪拌、過濾，得濾液A和沉淀B，取適量沉淀B于試管中，滴加過量稀鹽酸，出現無色氣泡，說明含有碳酸鈣；取步驟2的上層清液，滴加氫氧化鈉溶液，溶液先生成沉淀，后沉淀溶解說明含有氫氧化鋁；
故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：
步驟2：取適量沉淀B于試管中，滴加過量稀鹽酸．	出現無色氣泡，說明含有碳酸鈣
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，后沉淀溶解說明含有氫氧化鋁．

（4）取20.0g牙膏樣品溶于水后過濾，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溶液進行滴定，測得消耗的NaOH溶液體積為5.00mL，20.00ml溶液被氫氧化鈉溶液滴定反應計算得到與碳酸鈣反應的氯化氫物質的量=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的氯化氫物質的量為0.075mol，則20.0g牙膏樣品消耗的鹽酸為0.075mol；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O，反應的碳酸鈣物質的量=0.0375mol，碳酸鈣質量分數=

0.0375mol×100g/mol

20.0g

×100%=18.75%；
故答案為：0.075，18.75%；

點評：本題考查了物質性質和組成的實驗分析判斷，分析理解實驗設計工程的依據和過程是解題關鍵，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．