Question

14．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．
④偏铝酸钠和稀硫酸反应生成氢氧化铝
⑤Ba（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样品中部分固体溶解，产生白色沉淀，白色沉淀溶解．，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，并检查装置气密性；
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．
（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
使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钡溶液吸收．
（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可以，因为装置C在吸收CO₂前后质量差即为反应生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳质量和反应的化学方程式可以计算碳酸钙的质量，进一步可以计算样品中碳酸钙的质量分数．

Answer 1

分析 【猜想与实验】
实验I：氢氧化铝能够溶解在氢氧化钠溶液中，偏铝酸钠能够稀硫酸反应生成氢氧化铝沉淀；
实验II：凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，以防装置漏气影响实验结果；
根据碳酸钡质量可以计算二氧化碳质量，根据二氧化碳质量可以计算碳酸钙质量，进一步可以计算碳酸钙质量分数；
【实验反思】
氢氧化钠能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；
实验过程中持续缓缓通入空气，能使反应生成的二氧化碳被氢氧化钡溶液全部吸收；
装置C在吸收CO₂前后质量差即为反应生成二氧化碳的质量．

解答 解：【猜想与实验】
实验I：如果摩擦剂中含有氢氧化铝，加入过量的氢氧化钠溶液时，氢氧化铝溶解，静置一段时间，取上层清液，再滴加稀硫酸至过量，开始稀硫酸和偏铝酸钠反应生成白色沉淀氢氧化铝，接着氢氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和水，此实验过程中观察到的现象为样品中部分固体溶解，产生白色沉淀，白色沉淀溶解．
故填：样品中部分固体溶解，产生白色沉淀，白色沉淀溶解．
实验II：（1）①如图所示连接好装置，并检查装置气密性．
故填：检查装置气密性．
（2）设碳酸钙质量为x，
由CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑，Ba（OH）₂+CO₂═BaCO₃↓+H₂O可知，CaCO₃～BaCO₃↓，
CaCO₃～BaCO₃↓，
100     197
 x      3.94g
$\frac{100}{x}$=$\frac{197}{3.94g}$，
x=2g，
则牙膏样品中碳酸钙的质量分数为：$\frac{2g}{8.00g}$×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．
故填：吸收空气中的二氧化碳．
（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，还有使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钡溶液吸收．
故填：使反应生成的二氧化碳全部被氢氧化钡溶液吸收．
（3）可以，因为装置C在吸收CO₂前后质量差即为反应生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳质量和反应的化学方程式可以计算碳酸钙的质量，进一步可以计算样品中碳酸钙的质量分数．
故填：可以，因为装置C在吸收CO₂前后质量差即为反应生成二氧化碳的质量，根据二氧化碳质量和反应的化学方程式可以计算碳酸钙的质量，进一步可以计算样品中碳酸钙的质量分数．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．