Question

化學(xué)興趣小組對(duì)牙膏中摩擦劑成分及其含量進(jìn)行以下探究：
查得資料：某品牌牙膏摩擦劑由二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鎂組成，還可能含有氫氧化鋁和碳酸氫鈣；牙膏中其它成分易溶于水，遇到鹽酸無(wú)氣體生成．
Ⅰ、摩擦劑中碳酸氫鈣和氫氧化鋁的定性檢驗(yàn)：取適量牙膏樣品，加水?dāng)嚢�、過(guò)濾．并設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案對(duì)該品牌牙膏摩擦劑的成分進(jìn)行測(cè)定、驗(yàn)證假設(shè)．請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論（可不填滿(mǎn)）．
限選試劑：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、二氧化碳

實(shí)驗(yàn)步驟

預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論

步驟1：取適量牙膏樣品加水充分?jǐn)嚢�、過(guò)濾，得濾液A和沉淀B．

/

步驟2：取適量濾液A于試管中，

有   現(xiàn)象說(shuō)明含有碳酸氫鈣

步驟3：取適量沉淀B于試管中，加入過(guò)量   ，過(guò)濾，得濾液C和沉淀D為a克．

/

步驟4：往所得濾液中通入過(guò)量二氧化碳．

產(chǎn)生成白色沉淀，   （填“能”或“不能”）確定含有氫氧化鋁．原因是（用離子方程式表示）   ．

Ⅱ、牙膏樣品中碳酸鈣和碳酸鎂的定量測(cè)定
利用下圖所示裝置（圖中夾持儀器略去）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測(cè)定P中生成的BaCO₃沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中先后兩次鼓入空氣，第二次鼓入空氣的目的是：

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)中準(zhǔn)確稱(chēng)取沉淀D1.76g樣品三份，進(jìn)行三次測(cè)定，測(cè)得BaCO₃平均質(zhì)量為3.94g．則D中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

 （保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：Ⅰ、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲C明牙膏中含有碳酸氫鈣和氫氧化鋁，先將樣品溶于水中，碳酸鈣、碳酸鎂、二氧化硅和氫氧化鋁不溶解，碳酸氫鈣溶于水，然后分別檢驗(yàn)濾液中是否含有碳酸氫鈣、沉淀中是否含有氫氧化鋁，據(jù)此完成本題．
Ⅱ、（1）實(shí)驗(yàn)通過(guò)C裝置生成的碳酸鋇的質(zhì)量測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算牙膏中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏��；
（2）BaCO₃質(zhì)量為3.94g，n（BaCO₃）=0.0200mol，則則n（CaCO₃）+n（MgCO₃）=0.02mol，設(shè)出樣品中碳酸鈣和碳酸鎂的物質(zhì)的量，根據(jù)樣品質(zhì)量和二者的物質(zhì)的量列式計(jì)算出碳酸鈣的物質(zhì)的量，再計(jì)算出碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：I、步驟1：取適量牙膏樣品加水充分?jǐn)嚢�、過(guò)濾，得含有碳酸氫鈣的濾液A和含有二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁的沉淀B；
步驟2：取適量濾液A于試管中，滴加過(guò)量稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，將產(chǎn)生的氣體通入過(guò)量澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁；
步驟3：取適量沉淀B于試管中，加入氫氧化鈉溶液，過(guò)濾，得含有偏鋁酸根離子、硅酸根離子的濾液C和含有碳酸鈣、碳酸鎂等沉淀D為a克；
步驟4：往所得濾液中通入過(guò)量二氧化碳，產(chǎn)生成白色沉淀，該白色沉淀可能為硅酸，不能確定樣品中是否含有氫氧化鋁，因?yàn)榘l(fā)生了反應(yīng)：SiO₃^2-+2H₂O+2CO₂=H₂SiO₃↓+2HCO₃^-，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟2：滴加過(guò)量稀鹽酸，將產(chǎn)生的氣體通入過(guò)量澄清石灰水中	有氣泡產(chǎn)生，澄清石灰水變渾濁．
步驟3：氫氧化鈉溶液
步驟4：	不能；SiO32-+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO3-

II、（1）裝置中殘留部分二氧化碳，不能被完全吸收，導(dǎo)致測(cè)定的碳酸鋇的質(zhì)量偏小，持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝獾淖饔脼椋喊焉�成的CO₂氣體全部排入P中，使之完全被Ba（OH）₂溶液吸收，
故答案為：驅(qū)趕殘留在裝置中的CO₂ 以使生成的CO₂完全被吸收；
（2）BaCO₃質(zhì)量為3.94g，則n（BaCO₃）=

3.94g

197g/mol

=0.02mol，則n（CaCO₃）+n（MgCO₃）=0.02mol，設(shè)碳酸鈣的物質(zhì)的量為xmol，碳酸鎂的物質(zhì)的量為ymol，則：

x+y=0.02 100x+84y=1.76

，解得：

x=0.005mol y=0.015mol

，所以樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：ω（CaCO₃）=

100g/mol×0.005mol

1.76g

×100%≈28.4%，
故答案為：28.4%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與操作步驟的理解及評(píng)價(jià)、常用化學(xué)用語(yǔ)、化學(xué)計(jì)算、物質(zhì)組成的測(cè)定等，題目難度較大，是對(duì)所需知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，理解實(shí)驗(yàn)原理是解答的關(guān)鍵．