Question

化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂的成分及其含量进行探究：

查阅资料：①该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；

②牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体产生。

I．摩擦剂中氢氧化铝的定性检验

取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。

(1) 往滤渣中加入过量NaOH 溶液，部分滤渣溶解，过滤后，向滤液中先通入过量二氧化碳，发生反应的离子方程式为__________，再加入过量稀盐酸，此时观察到的现象是______________。

II.牙膏样品中碳酸钙的定量测定

利用如图所示装置(图中夹持仪器略去) 进行实验，充分反应后，测定C 中生成的BaCO₃沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。

依据实验过程回答下列问题:

(2) 装置C 中生成BaCO₃的离子反应方程式为________。

(3) 装置D的仪器名称为________，其作用是_________。

(4) 下列各项措施中，可以提高实验测定准确度的是_______ (选填下列字母序号)。

a.在加入盐酸之前，应排净装置内的CO₂气体

b.滴加盐酸不宜过快

c.在A~B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置

d.在B~C 之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

(5) 实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO₃ 平均质量为3.94 g。则样品中碳酸钙的质量分数为_________。

(6) 另有同学认为可以采用测定装置C 在吸收CO₂前后的质量差的方法(CO₂全部被吸收)，也能确定碳酸钙的质量分数，但实验证明按此方法测定的结果明显___ (填“偏高”或“偏低”)，分析原因为_______。

Answer

AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3 ↓+ HCO3- 沉淀溶解，同时有气体产生 CO2+ Ba2++2OH-=BaCO3 ↓+ H2O U形管 防止空气中CO2进入装置C，影响实验测定准确度 ab  25% 偏高 装置B中的水蒸气和氯化氢气体会进入装置C

【解析】试题分析：本题考查牙膏摩擦剂成分Al（OH）3的检验和CaCO3含量的测定，涉及离子方程式的书写、实验现象的描述、定量测定实验和误差分析。

I.（1）根据资料，该牙膏摩擦剂中的CaCO3、Al（OH）3都难溶于水，滤渣中含CaCO3、Al（OH）3，滤渣中加入过量NaOH，Al（OH）3溶解，反应的化学方程式为Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，滤渣部分溶解，过滤后得到含NaAlO2的滤液；向滤液中通入过量的CO2，发生反应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-。再加入过量稀盐酸，NaHCO3和Al（OH）3都与HCl反应，反应的化学方程式为NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑、Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O，再加入过量稀盐酸，观察到的现象是：沉淀溶解，同时有气体产生。

II.（2）根据实验装置和资料，摩擦剂中只有CaCO3与HCl反应产生气体，CaCO3与盐酸反应生成CaCl2、H2O和CO2，CO2通入装置C中与足量Ba（OH）2反应生成BaCO3，反应的离子方程式为CO2+Ba2++2OH-=BaCO3↓+H2O。

（3）装置D的仪器名称为U形管。本题的实验原理是：通过测量C中生成的BaCO3沉淀的质量确定CaCO3的质量分数；为了减小实验误差，要保证生成BaCO3的CO2全来自牙膏摩擦剂中的CaCO3与盐酸的反应；U形管中盛放的碱石灰的作用是：防止外界空气中的CO2进入装置C，影响实验测定的准确度。

（4）a项，在加入盐酸之前，排尽装置内的CO2气体，可保证与足量Ba（OH）2反应的CO2全来自CaCO3，可提高实验测定的准确度；b项，若滴加盐酸过快，产生CO2的速率过快，CO2不能完全被Ba（OH）2溶液吸收，产生实验误差，滴加盐酸不宜过快可提高实验测定的准确度；c项，装置B、C都为水溶液中的反应，在A~B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置不能提高实验测定的准确度；d项，由于盐酸具有挥发性，从装置B中导出的CO2中含有HCl（g）和H2O（g），若在B~C之间增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置，HCl会与NaHCO3反应产生CO2，这部分CO2也被Ba（OH）2溶液吸收，会使实验的准确度偏低，在B~C之间增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置不能提高实验测定的准确度；可以提高实验测定准确度的是ab，答案选ab。

（5）根据C守恒，n（CaCO3）=n（BaCO3）==0.02mol，m（CaCO3）=0.02mol100g/mol=2g，样品中碳酸钙的质量分数为100%=25%。

（6）由于盐酸具有挥发性，从装置B中导出的CO2中含有HCl（g）和H2O（g）；若采用测定装置C在吸收CO2前后的质量差的方法，由于HCl（g）和H2O（g）也能被Ba（OH）2溶液吸收，导致测得的CaCO3的质量偏高，使测定的结果明显偏高。