Question

12．牙膏是由多種無機物和有機物組成的，它包括摩擦劑、洗滌泡沫劑、粘合劑、保濕劑、甜味劑、芳香劑和水分．其中摩擦劑是牙膏的主體，常用的摩擦劑有碳酸鈣、氫氧化鋁、二氧化硅，用量在30%～55%之間．
某探究小組對牙膏進行了如下探究：
（1）摩擦劑成分的探究：
提出猜想：如果牙膏中摩擦劑只含有一種成分，則
假設1：摩擦劑可能是Al（OH）₃；（填化學式）
假設2：摩擦劑可能是碳酸鈣；    
假設3：摩擦劑可能是二氧化硅．
[實驗驗證]取少量某牙膏于燒杯中，并加入過量的稀鹽酸．則實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象與對應結論如下表：
注：二氧化硅既不溶于水又不溶于酸．
寫出所發(fā)生反應的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑．

實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象	結論
有氣泡產(chǎn)生	假設2成立

（2）摩擦劑的制取
牙膏中的摩擦劑碳酸鈣可以用石灰石來制備，小新設計了兩種制備碳酸鈣的方案
方案一：

方案二：

①寫出反應③的化學方程式Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH．
②在以上二種制取碳酸鈣的方案中，你認為在工業(yè)上采取方案方案一較好，理由是綠色、成本低．
（3）定量探究：：
實驗目的：牙膏中碳酸鈣質量分數(shù)的探究
實驗用品：牙膏（含碳酸鈣）、稀鹽酸、托盤天平、燒杯、試管、玻璃棒
實驗步驟：
取某牙膏50.0g放入燒杯中，再加入200.0g稀鹽酸 （足量），充分反應后所得混合物的質量為239.0g．試求：碳酸鈣在此牙膏中的質量分數(shù)是多少？
（可能用到的相對原子質量：Ca：40  C：12H：1Cl：35.5O：16）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳酸鈣和鹽酸反應會生成二氧化碳，二氧化硅既不溶于水又不溶于酸，氫氧化鋁和鹽酸反應沒有明顯現(xiàn)象進行分析；
（2）①根據(jù)流程圖，可知反應③為氫氧化鈣與碳酸鈉溶液反應，故可寫出反應③的化學方程式．
②根據(jù)流程圖，推測二種制取碳酸鈣的方案中的優(yōu)點．
（3）根據(jù)質量守恒定律求出二氧化碳的質量，然后結合化學方程式計算碳酸鈣的質量，進而求出碳酸鈣的純度．

解答 解：（1）考慮常用的摩擦劑有碳酸鈣、氫氧化鋁、二氧化硅，則假設1：摩擦劑可能是Al（OH）₃；取少量某牙膏于燒杯中，并加入過量的稀鹽酸．因為二氧化硅既不溶于水又不溶于酸，故所發(fā)生反應的化學方程式CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
【實驗驗證】取少量某牙膏于燒杯中，并加入過量的稀鹽酸，則實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象與對應結論如下表：

實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象	結 論
產(chǎn)生大量氣泡	假設2成立

（2）摩擦劑的制取
①根據(jù)流程圖，可知反應③為氫氧化鈣與碳酸鈉溶液反應，故可寫出反應③的化學方程式Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH．
②根據(jù)流程圖，可知在以上二種制取碳酸鈣的方案中，在工業(yè)上采取方案一較好，理由是綠色、成本低．
（3）根據(jù)題意，推測缺少的實驗用品為托盤天平．
解：由題意得，反應產(chǎn)生的CO₂的質量為：50.0g+200.0g-239.0g=11g；
②設50.0g牙膏中含碳酸鈣x克，則
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
x                    11g
則$\frac{100}{40}=\frac{x}{11g}$，解得x=25g
∴碳酸鈣在此牙膏中的質量分數(shù)是：$\frac{25g}{50g}$×100%=50%
答：碳酸鈣在此牙膏中的質量分數(shù)是50%．
故答案為：
（1）Al（OH）₃；稀鹽酸；有氣泡產(chǎn)生；CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
（2）①Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH； ②方案一； 綠色、成本低．
（3）托盤天平；50.0%

點評 在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結合學過的知識和題中的提示進行解答．