Question

20．牙膏是生活必需品，某兴趣小组同学对某品牌市售牙膏展开如下探究，请回答问题：
【资料卡片】：
a、SiO₂不溶于水、且不与酸反应，高温不分解；
b、NaHCO₃受热易分解，生成Na₂CO₃、H₂O、CO₂；
c、牙膏中保湿剂、增稠剂、香精等均为有机物（有机物在高温加热条件下转化为气体）．
（1）取一小段牙膏，加入蒸馏水，充分搅拌后静置，测得其上层清液的pH为8.3，则此牙膏显弱碱性，实验室能否用pH试纸测得该数值，请你作出判断并说明理由．不能，因为pH试纸只能测定出整数值；
（2）小岳同学发现，此品牌牙膏在冬季会出现颗粒变大的现象．资料显示是牙膏中的K₁₂（一种钠盐）析出，则K₁₂的溶解度和温度的关系是K₁₂的溶解度随温度降低而降低；
（3）为测定此牙膏中SiO₂的质量分数，兴趣小组同学设计了如下方案，并进行了3次实验：
【实验步骤】：
①准确称取2.0g牙膏膏体，烘干水分，高温加热，至质量不再减轻为止，在干燥器中冷却至室温；
②转移剩余物至烧杯中，加入稀HCl，至气体不再产生为止；
③过滤、洗涤、称量得到剩余固体质量（如表）；

实验编号	1	2	3
实验前（g）	2.00	2.00	2.00
实验后（g）	0.43	0.44	0.45

④根据实验数据进行计算．
【数据处理】：
（4）此测定做3次实验的目的是提高实验的精确度；
（5）综合上述实验方案及实验数据，计算此牙膏中SiO₂的质量分数．22%；
【实验分析】：
（6）按上述实验步骤操作，发现测定结果偏大，导致偏大的原因可能是步骤③中，没有将剩余固体进行干燥，有洗涤液附着在固体表面；
（7）高温加热的目的除为了除去CaCO₃及NaHCO₃以外，还为除去保湿剂、增稠剂、香精等有机物；
（8）步骤②中，加稀HCl发生的反应有CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O、Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑（用化学方程式表示）；
（9）步骤③中，洗涤的目的是除去固体表面附着的CaCl₂和NaCl溶液，若不洗涤，则测定结果将偏大（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（10）为保证洗涤效果，最好用A洗涤．
A．蒸馏水     B．自来水     C．饱和NaCl溶液     D．饱和CaCl₂溶液．

Answer 1

分析 （1）根据测得其上层清液的pH为8.3大于7进行解答；
（2）根据牙膏中的K₁₂在冬天析出进行解答；
（3）根据碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳进行解答；
（4）根据此测定做3次实验的目的是提高实验的精确度进行解答；
（5）根据剩余固体的质量就是二氧化硅的质量进行解答；
（6）根据步骤③中，没有将剩余固体进行干燥，有洗涤液附着在固体表面进行解答；
（7）根据保湿剂、增稠剂、香精等有机物加热会挥发进行解答；
（8）根据①中的固体有二氧化硅、氧化钙、碳酸钠进行进行解答；
（9）根据洗涤的目的是除去固体表面附着的CaCl₂和NaCl溶液进行解答；
（10）根据蒸馏水中不含有其他可溶性物质进行解答．

解答 解：（1）测得其上层清液的pH为8.3大于7，所以则此牙膏显弱碱性；pH试纸只能测定出整数值，而测得清液的pH为8.3，所以实验室不能用pH试纸测得该数值；
（2）牙膏中的K₁₂在冬天析出，说明K₁₂的溶解度随温度降低而降低（或随温度升高而增大）；
（3）碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳，所以转移剩余物至烧杯中，加入稀HCl，至气体不再产生为止；
（4）此测定做3次实验的目的是提高实验的精确度（或可信度）；
（5）剩余固体的质量就是二氧化硅的质量，3次实验所得SiO₂的平均值为0.44g． 
此牙膏中SiO₂的质量分数=$\frac{0.44g}{2.0g}×100%$=22%；
（6）步骤③中，没有将剩余固体进行干燥，有洗涤液附着在固体表面，会使得测定结果偏大；
（7）保湿剂、增稠剂、香精等有机物加热会挥发，所以高温加热的目的除为了除去CaCO₃及NaHCO₃以外，还为除去保湿剂、增稠剂、香精等有机物；
（8）①中的固体有二氧化硅、氧化钙、碳酸钠，所以加稀HCl发生的反应有氧化钙和盐酸反应生成氯化钙和水，以及碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳，化学方程式分别为CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O、Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（9）洗涤的目的是除去固体表面附着的CaCl₂和NaCl溶液，若不洗涤，则测定结果将偏大；
（10）蒸馏水中不含有其他可溶性物质，所以为保证洗涤效果，最好用蒸馏水洗涤．
故答案为：（1）弱碱；不能，因为pH试纸只能测定出整数值；
（2）K₁₂的溶解度随温度降低而降低（或随温度升高而增大）；
（3）气体不再产生为止；
（4）提高实验的精确度（或可信度）；
（5）22%；
（6）步骤③中，没有将剩余固体进行干燥，有洗涤液附着在固体表面；
（7）保湿剂、增稠剂、香精等有机物；
（8）CaO+2HCl═CaCl₂+H₂O；Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；
（9）除去固体表面附着的CaCl₂和NaCl溶液；偏大；
（10）A．

点评 本题就牙膏问题对所学的化学知识：物质的组成、碳酸钙和稀盐酸的反应、二氧化碳和氢氧化钙的反应考查，要熟练掌握这些知识，书写化学方程式一定要准确无误．