Question

化學(xué)興趣小組對(duì)某品牌牙膏中碳酸鈣含量進(jìn)行以下探究。該牙膏摩擦劑主要由碳酸鈣、氫氧化鋁組成，其他成分遇到鹽酸時(shí)無氣體生成。現(xiàn)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B中生成的BaCO₃沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。請(qǐng)回答下列問題。

（1）裝置A中牙膏樣品放置在   （填儀器名稱）中，鹽酸放置在裝置  （填儀器名稱）中，A中至少發(fā)生    （填數(shù)字）個(gè)反應(yīng)，寫出其中一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式       。
（2）若測(cè)定值比實(shí)際值小，可能的原因有        。（填字母）
a．裝置A中水蒸氣、HCl等進(jìn)入裝置B中      b．裝置A中CO₂未完全進(jìn)入裝置B
c．CO₂氣流速度太快導(dǎo)致Ba(OH)₂未完全吸收   d．鹽酸未滴加過量
（3）為減少誤差，現(xiàn)采取以下一些措施：
①在A、B之間增加一個(gè)裝有  （填化學(xué)式）溶液的洗氣瓶，它的作用是    _；
②將裝置B中的長(zhǎng)導(dǎo)管下方增加一個(gè)帶孔球泡，可以提高   ；
③在裝置B的后面再增加一個(gè)裝有 （填藥品名稱或化學(xué)式）固體的干燥管，目的是 。
（4）準(zhǔn)確稱取三份各16.00 g的樣品，進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得BaCO₃質(zhì)量分別為3.96 g、3.92 g、3.94 g。請(qǐng)計(jì)算樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。     。（寫出計(jì)算過程，4分）
（5）某同學(xué)利用上述方法測(cè)定牙膏中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。小李同學(xué)認(rèn)為即使排除實(shí)驗(yàn)儀器和操作的影響，上述測(cè)定的結(jié)果仍有可能偏小，理由是    。

Answer 1

（1）錐形瓶 分液漏斗  2   CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑或Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O
（2）②③④
（3）①AgNO₃，除去HCl氣體 ②二氧化碳吸收效率 ③堿石灰或氧化鈣等 防止空氣中的CO₂進(jìn)入裝置B
（4） 測(cè)得碳酸鋇的質(zhì)量為（3.96g +3.92g +3.94g）÷3= 3.94g   （1分）
參加反應(yīng)的碳酸鈣質(zhì)量為2g（2分）
碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5%（1分）
（5）牙膏中可能含有鈣的其它化合物（或其他合理答案）。

試題分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)室常用儀器回答，圖中裝置A中的牙膏樣品放置在錐形瓶中；鹽酸放置在分液漏斗中；根據(jù)題意，A中至少發(fā)生2個(gè)反應(yīng)：鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳，鹽酸和氫氧化鋁反應(yīng)生成氯化鋁和水，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O。
（2）根據(jù)題意，A中生成的二氧化碳會(huì)進(jìn)入B而被B吸收，實(shí)驗(yàn)就是通過測(cè)定B中生成的BaCO₃沉淀質(zhì)量，以確定生成二氧化碳的質(zhì)量，從而確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
a．若裝置A中水蒸氣、HCl等進(jìn)入裝置B中，會(huì)造成B裝置后來的稱重變大，即測(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量偏大，故造成結(jié)果偏大；
b．若裝置A中CO₂未完全進(jìn)入裝置B，則測(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量偏小，故造成結(jié)果偏��；
c．若CO₂氣流速度太快導(dǎo)致Ba(OH)₂未完全吸收，即部分二氧化碳?xì)怏w逸出，則測(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量偏小，故造成結(jié)果偏��；
d．若鹽酸未滴加過量，則碳酸鈣未能完全反應(yīng)，故生成二氧化碳的質(zhì)量偏小，故造成結(jié)果偏小。故選②③④
（3）根據(jù)上面的分析，①為防止HCl進(jìn)入B裝置，可在A、B之間增加裝有硝酸銀的裝置；
②將裝置B中的長(zhǎng)導(dǎo)管下方增加一個(gè)帶孔球泡，可增大二氧化碳與氫氧化鋇溶液的接觸面積，從而提高二氧化碳的吸收效率；
③在裝置B的后面再增加一個(gè)裝有堿石灰或氧化鈣等藥品的裝置，可以阻止空氣中的二氧化碳進(jìn)入裝置B，影響結(jié)果的測(cè)定。
（4）為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差更小，應(yīng)使用3次實(shí)驗(yàn)的平均值，即測(cè)得碳酸鋇的質(zhì)量為（3.96g +3.92g +3.94g）÷3= 3.94g
設(shè)樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑，CO₂+Ba(OH)₂= BaCO₃↓+H₂O
CaCO₃→CO₂→BaCO₃
100         197
16g?x       3.94g
100：16g?x =197：3.94g
解得x=12.5%
（5）由于牙膏中可能含有鈣的其它化合物，而根據(jù)題意，它們都不能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，故利用上述方法測(cè)定牙膏中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，結(jié)果會(huì)偏小。
點(diǎn)評(píng)：對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)探究，要熟記物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析和探究，并通過觀察、記錄和分析的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，來驗(yàn)證該物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律等。