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11.牙膏摩擦剂的类型很多,如CaCO3、SiO2或它们的混合物.某兴趣小组对牙膏摩擦剂的成分进行了如下探究.
【提出问题1】某品牌牙膏中是否含有CaCO3?
【查阅资料】二氧化硅不与稀盐酸反应;碱石灰主要成分为生石灰与氢氧化钠.
【实验方案】取少量牙膏于试管中,加入适量的稀盐酸,出现气泡,将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,证明摩擦剂中含有CO32-(填离子符号);石灰水变浑浊的化学方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;
【提出问题2】该牙膏中CaCO3的质量分数是多少?
【实验装置】

【实验步骤】
(1)连接好装置,首先进行的操作是检查装置的气密性.
(2)在B装置中加入牙膏样品4g.
(3)关闭K1,打开K2(填“打开”或“关闭”),然后向牙膏样品中滴入质量分数为10%的盐酸,至B中无气泡产生时,停止滴加盐酸.
(4)打开K1,关闭K2,缓缓鼓入空气,至C中不再产生沉淀.
(5)将C装置中的固液混合物过滤、洗涤、烘干后称量其质量为1.97g.(已知此品牌牙膏中的其他成分不与盐酸反应,装置内试剂均足量且充分反应)
【实验分析及数据处理】
(1)若没有A装置,则测定结果将偏大(填“偏大”、“偏小”或“不变”).
(2)D装置的作用是防止空气中的二氧化碳进入装置C中.
(3)根据上面数据计算,牙膏样品中碳酸钙的质量分数是25%.

分析 【实验方案】碳酸钙能够稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊;
【实验步骤】凡是有气体参加或产生的实验,实验前一定要检查装置的气密性,以防装置漏气影响实验结果;
二氧化碳能和氢氧化钡反应生成白色沉淀碳酸钡和水;
氢氧化钠溶液能够吸收空气中的二氧化碳;
碱石灰能够吸收水和二氧化碳.

解答 解:【实验方案】
将气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,说明该气体是二氧化碳,证明摩擦剂中含有碳酸钙,碳酸钙中含有碳酸根离子,碳酸根离子可以表示为CO32-;
二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊,是因为二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水,反应的化学方程式为:Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O;
【提出问题2】该牙膏中CaCO3的质量分数是多少?
【实验步骤】
(1)连接好装置,首先进行的操作是检查装置的气密性;
(3)关闭K1,打开K2,然后向牙膏样品中滴入质量分数为10%的盐酸,至B中无气泡产生时,停止滴加盐酸;
(4)打开K1,关闭K2,缓缓鼓入空气,至C中不再产生沉淀;
【实验分析及数据处理】
(1)若没有A装置,则空气中的二氧化碳能够被氢氧化钡溶液吸收,从而导致测定结果偏大;
(2)D装置的作用是防止空气中的二氧化碳进入装置C中;
(3)设碳酸钙的质量为x,
由CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑,Ba(OH)2+CO2═BaCO3↓+H2O可知,CaCO3~BaCO3↓,
CaCO3~BaCO3↓,
 100    197
  x     1.97g
$\frac{100}{x}$=$\frac{197}{1.97g}$,
x=1g,
牙膏样品中碳酸钙的质量分数为:$\frac{1g}{4g}$×100%=25%.
故填:CO32-;Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O;检查装置的气密性;关闭;打开;打开K1,关闭K2,缓缓鼓入空气;偏大;防止空气中的二氧化碳进入装置C中;25%.

点评 合理设计实验,科学地进行实验、分析实验,是得出正确实验结论的前提,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,为学好化学知识奠定基础.

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(3)实验结束后,同学们将废液倒入同一只废液缸中,最后发现废液浑浊并显红色.
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【假设猜想】通过分析上述实验,同学们猜想:废液中除酚酞和水外一定含有NaCl.老师问:废液中还可能有什么物质?某同学脱口而出:废液中含有氢氧化钠,他的说法正确吗?同学们认为不准确,理由是:Ca(OH)2、Na2CO3也能使酚酞试液变红.于是引发了热烈讨论,下面是大家的发言:
学生甲$;\\;\\;\\;\\;\\;\\;还可能还有Ca(OH)_{2}$     还可能有Ca(OH)2、NaOH
学生乙     还可能有NaOH、Na2CO3
学生丙     还可能有Ca(OH)2、CaCl2
学生丁     还可能有Na2CO3
…
【查阅资料】CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
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【拓展提高】那么是否含有氢氧化钠呢?请你帮他继续完成实验,写出探究的实验方法:由于本身混有酚酞,所以可以观察沉淀后溶液的颜色,若溶液变红,则含有氢氧化钠,若溶液不变色,则不含氢氧化钠.

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