Question

牙膏中的摩擦剂一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂组成．某小组对几种牙膏中摩擦剂成分及其含量进行探究：
（1）根据上述信息，推测摩擦剂应具备的性质有

 

A．易溶于水      B．难溶于水       C．颗粒较大        D．颗粒较小
（2）已知A牌牙膏的摩擦剂是Al（OH）₃，取少量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤：
①往滤渣中加入过量NaOH溶液，Al（OH）₃与NaOH溶液反应的离子方程式

 

．
②往①所得滤液先通入过量CO₂，再加入过量稀盐酸，观察到的现象是

 

．
（3）已知B牌牙膏中摩擦剂可能含有一或两种物质，将此牙膏的摩擦剂溶于盐酸时，发现有不溶性物质．
①对B品牌牙膏摩擦剂的成分提出合理假设：
假设1：只有SiO₂        假设2：可能有SiO₂ 和CaCO₃
假设3：可能有

 

．
②请设计方案对B品牌牙膏摩擦剂的成分进行验证．填写下表．限选试剂：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取适量牙膏样品，加水成分搅拌、过滤，得滤液A和沉淀B．
步骤2：
步骤3：

（4）已知C牌牙膏中的摩擦剂为CaCO₃，为测定CaCO₃的质量分数，取20.0g牙膏样品溶于水后过滤，将所得沉淀溶于100mL 1mol/L的盐酸（假设所得溶液体积不变），从所得的溶液中取20.00mL，用1mol/L NaOH溶液进行滴定，消耗NaOH溶液5.00mL，则C品牌牙膏中CaCO₃的质量分数为

 

（保留四位有效数字）．．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）牙膏中的摩擦剂一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂组成，根据这几种物质的特点分析；
（2）①Al（OH）₃是两性氢氧化物和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水；
②根据二氧化碳与偏铝酸钠生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝与盐酸溶解及碳酸氢跟与盐酸放出气体分析；
（3）①牙膏摩擦剂的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根据由上边物质中的两种组成，进行两种物质的组合考虑；
②依据碳酸钙和氢氧化铝的性质分析设计实验，证明含有碳酸钙和氢氧化铝的实验方案和反应现象分析判断；
（4）依据碳酸钙和盐酸反应后剩余的盐酸被氢氧化钠溶液滴定测定剩余盐酸溶质物质的量，注意溶液体积变化，依据化学方程式计算碳酸钙物质的量得到质量计算碳酸钙的质量分数．

解答： 解：（1）牙膏中的摩擦剂一般由CaCO₃、Al（OH）₃或SiO₂组成，根据这几种物质的特点都难溶于水，推测用于刷牙的固体颗粒不会太大，故选：BD；
（2）①Al（OH）₃难溶于水，书写离子方程式时不能拆开，所以Al（OH）₃与NaOH溶液反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
②往①所得滤液先通入过量CO₂，二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，所以会看到有白色沉淀生成；再加入过量稀盐酸，稀盐酸和氢氧化铝发生中和反应，沉淀消失，同时溶液中的碳酸氢根离子与氢离子反应生成二氧化碳气体，故答案为：通入CO₂气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体生成、沉淀溶解；
（3）①此牙膏的摩擦剂溶于盐酸时，发现有不溶性物质．说明一定含二氧化硅，3种物质中选择一种或2种其中必有二氧化硅的可能有3种，所以假设3应是可能有SiO₂和Al（OH）₃，故答案为：可能有SiO₂和Al（OH）₃；
②步骤1后得沉淀B，取适量B于试管中，加入稀盐酸，若固体不溶解，则为假设1；若固体部分溶解且有气体产生则为假设2；若固体部分溶解且无气体产生则为假设3．
或者取适量B于试管中，加入稀盐酸，有气体产生，证明有碳酸钙；取以上反应的清液，加入氢氧化钠溶液，先生成沉淀，后沉淀溶解，说明含有氢氧化铝；故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤2：取适量沉淀B于试管中，滴加过量稀盐酸	出现无色气泡，说明含有碳酸钙
步骤3：取步骤2的上层清液，滴加氢氧化钠溶液	先生成沉淀，后沉淀溶解，说明含有氢氧化铝

（4）由消耗氢氧化钠的体积可计算100mL的溶液中剩余H⁺的物质的量是5×10^-3L×1mol/L×5=0.025mol，则用于和碳酸钙反应的H⁺的物质的量是0.1L×1mol/L-0.025mol=0.075mol，由2H⁺～CaCO₃得碳酸钙的物质的量是0.0375mol，所以样品中碳酸钙的质量是3.75g，则碳酸钙的质量分数是

3.75g

20.0g

×100%=18.75%，
故答案为：18.75%．

点评：本题考查了物质性质和组成的实验分析判断，分析理解实验设计工程的依据和过程是解题关键，掌握基础是解题关键，题目难度中等．