16.化學小組對某牌牙膏中摩擦劑成分及其含量產(chǎn)生興趣,設(shè)計實驗進行探究.
【提出問題】摩擦劑中有哪些主要成分,它們的含量是多少?
【查閱資料】
①該牙膏摩擦劑由氫氧化鋁、碳酸鈣粉末組成.
②牙膏中其它成分遇到氫氧化鈉不溶解,遇到稀硫酸時無氣體生成.
③氫氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成溶于水升的偏鋁酸鈉[NaAlO
2]和水.
④偏鋁酸鈉和稀硫酸反應(yīng)生成氫氧化鋁.
⑤Ba(OH)
2+CO
2═BaCO
3↓+H
2O
【猜想與實驗】
實驗I:驗證中摩擦劑中含有氫氧化鋁.
同學們先在少量牙膏樣品中加入過量的氫氧化鈉溶液,靜置一段時間,取上層清液,再滴加稀硫酸至過量,此實驗過程中觀察到的現(xiàn)象為牙膏樣品中部分固體溶解,向上層清液中滴加稀硫酸時先有固體產(chǎn)生,后固體溶解,根據(jù)該現(xiàn)象可以判斷摩擦劑中含有氫氧化鋁.
實驗Ⅱ:驗證摩擦劑中含有碳酸鈣,并測定其含量.同學們設(shè)計了如圖所示裝置.
(1)實驗步驟:
①如圖所示連接好裝置,并檢驗裝置的氣密性;
②準確稱取牙膏樣品的質(zhì)量8.00g,并在各儀器中加入相應(yīng)試劑;
③打開彈簧夾甲,緩緩通入空氣,然后接上C和D;
④打開B的分液漏斗滴加稀硫酸反應(yīng),同時再次持續(xù)緩緩通入空氣;
⑤待B中不再產(chǎn)生氣體后停止滴加稀硫酸;
⑥將C中沉淀過濾、洗滌、干燥,得BaCO
3固體.
(2)數(shù)據(jù)處理:
實驗中準確稱取8.00g樣品三份,進行三次測定,測得BaCO
3平均質(zhì)量為3.94g.則牙膏樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為25%.
【實驗反思】
(1)A中放NaOH溶液的作用是吸收空氣中的二氧化碳,防止干擾測定結(jié)果.
(2)實驗過程中需持續(xù)緩緩通入空氣.其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外,還有使樣品與稀硫酸反應(yīng)生成的二氧化碳都吹入C中,全部與氫氧化鋇反應(yīng)生成碳酸鈣.
(3)有同學認為不必測定裝置C中生成BaCO
3質(zhì)量,只要測定裝置C在吸收CO
2前后質(zhì)量差,一樣可以準確測定碳酸鈣質(zhì)量分數(shù).請說明是否可以及理由不可以;這樣測得的結(jié)果會偏大,因為B中的水蒸氣、HCl氣體會進入裝置C中,測得的二氧化碳的質(zhì)量偏大,通過計算得到的碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)會偏大.