Question

（2013?北京二模）化学小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量产生兴趣，设计实验进行探究．
【提出问题】摩擦剂中有哪些主要成分，它们的含量是多少？
【查阅资料】①该牙膏摩擦剂由氢氧化铝、碳酸钙粉末组成．
②牙膏中其它成分遇到氢氧化钠不溶解，遇到稀硫酸时无气体生成．
③氢氧化铝[Al（OH）₃]和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠[NaAlO₂]和水，该反应的化学方程式为

Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O

．偏铝酸钠和稀硫酸反应生成氢氧化铝，氢氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝．
相关物质的溶解性表

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

④Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O
【猜想与实验】
实验I：验证中摩擦剂中含有氢氧化铝．
同学们先在少量牙膏样品中加入过量的氢氧化钠溶液，静置一段时间，取上层清液，再滴加稀硫酸至过量，此实验过程中观察到的现象为

牙膏样品中部分固体溶解，向上层清液中滴加稀硫酸时先有固体产生，后固体溶解

，根据该现象可以判断摩擦剂中含有氢氧化铝．
实验II：验证摩擦剂中含有碳酸钙，并测定其含量．同学们在老师的指导下设计了如图所示装置．

（1）实验步骤：
①如图所示连接好装置，并

检验装置的气密性

；
②准确称取牙膏样品的质量8.00g，并在各仪器中加入相应试剂；
③打开弹簧夹甲，缓缓通入空气，然后接上C和D；
④打开B的分液漏斗滴加稀硫酸反应，同时再次持续缓缓通入空气；
⑤待B中不再产生气体后停止滴加稀硫酸；
⑥将C中沉淀过滤、洗涤、干燥，得BaCO₃固体．
（2）数据处理：
实验中准确称取8.00g样品三份，进行三次测定，测得BaCO₃平均质量为3.94g．则牙膏样品中碳酸钙的质量分数为

25%

．
【实验反思】
（1）A中放NaOH溶液的作用是

吸收空气中的二氧化碳，防止干扰测定结果

．
（2）实验过程中需持续缓缓通入空气．其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有

使样品与稀盐酸反应生成的二氧化碳都吹入C中，全部与氢氧化钡反应生成碳酸钡

．
（3）有同学认为不必测定装置C中生成BaCO₃质量，只要测定装置C在吸收CO₂前后质量差，一样可以准确测定碳酸钙质量分数．请说明是否可以及理由

不可以；这样测得的结果会偏大，因为B中的水蒸气、HCl气体会进入装置C中，测得的二氧化碳的质量偏大，通过计算得到的碳酸钙的质量分数会偏大

．

Answer 1

分析：【查阅资料】
根据氢氧化铝和氢氧化钠反应的产物和质量守恒定律可以书写氢氧化铝和氢氧化钠反应的化学方程式；
【猜想与实验】
实验I：氢氧化钠和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，再滴加稀硫酸至过量，稀硫酸和过量的氢氧化钠反应生成硫酸钠和水，稀硫酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝再和过量的稀硫酸反应生成硫酸铝和水；
实验II：有气体参加的反应，实验装置连接好后，要检验装置的气密性；
根据实验数据和化学方程式可以计算碳酸钙的质量分数；
【实验反思】
氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体，无论是稀盐酸还是浓盐酸，都具有挥发性，浓盐酸挥发的快，稀盐酸挥发的慢．

解答：解：【查阅资料】
③氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，该反应的化学方程式为：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O．故填：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O．
【猜想与实验】
实验I：先在少量牙膏样品中加入过量的氢氧化钠溶液，静置一段时间，取上层清液，再滴加稀硫酸至过量，实验过程中可以观察到：牙膏样品中部分固体溶解，向上层清液中滴加稀硫酸时先有固体产生，后固体溶解．通过实验现象可知，摩擦剂中含有氢氧化铝，因为碳酸钙不溶于氢氧化钠溶液，溶解的是氢氧化铝，再滴加稀硫酸至过量时，稀硫酸中和了过量的氢氧化钠后，和偏铝酸钠反应生成了氢氧化铝沉淀，然后氢氧化铝和过量的稀硫酸反应生成了硫酸铝和水，沉淀溶解．
故填：牙膏样品中部分固体溶解，向上层清液中滴加稀硫酸时先有固体产生，后固体溶解．
实验II：
（1）实验步骤：
①连接好装置后，应该检验装置的气密性，因为有气体参与反应．
故填：检验装置的气密性；
（2）数据处理：
解：设碳酸钙的质量为x，
因为CaCO₃～CO₂，CO₂～BaCO₃，所以CaCO₃～BaCO₃，
CaCO₃～BaCO₃，
 100    197
  x    3.94g

100

197

=

x

3.94g

x=2g，
牙膏样品中碳酸钙的质量分数为：

2g

8g

×100%=25%，
故填：25%．
【实验反思】
（1）A中放NaOH溶液的作用是吸收空气中的二氧化碳，防止干扰测定结果．
故填：吸收空气中的二氧化碳，防止干扰测定结果．
（2）实验过程中持续缓缓通入空气可以使样品与稀硫酸反应生成的二氧化碳都吹入C中，全部与氢氧化钡反应生成碳酸钙．
故填：使样品与稀硫酸反应生成的二氧化碳都吹入C中，全部与氢氧化钡反应生成碳酸钙．
（3）不可以；这样测得的结果会偏大，因为B中的水蒸气、HCl气体会进入装置C中，测得的二氧化碳的质量偏大，通过计算得到的碳酸钙的质量分数会偏大．
故填：不可以；这样测得的结果会偏大，因为B中的水蒸气、HCl气体会进入装置C中，测得的二氧化碳的质量偏大，通过计算得到的碳酸钙的质量分数会偏大．

点评：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，进一步可以推出CaCO₃～BaCO₃．