Question

化學興趣小組對某品牌牙膏中碳酸鈣含量進行以下探究．

查得資料：該牙膏摩擦劑主要由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；其他成分遇到鹽酸時無氣體生成．

方案設計：小組的兩位同學提出了各自的設計方案

甲同學：利用下圖所示裝置（圖中夾持儀器略去）進行實驗，充分反應后，測定C中生成的BaCO₃沉淀質量，以確定碳酸鈣的質量分數．

乙同學：也利用圖示裝置進行實驗，充分反應后，測定C裝置中反應前后的質量差，得出二氧化碳質量，以確定碳酸鈣的質量分數．

小組同學認為甲同學裝置還需要進一步完善，在C裝置后他們又增加了一個裝置，你認為他們增加的裝置是　　（選填D或E），其目的是　　．同時小組同學經過討論后認為乙同學的設計存在明顯的缺陷，你認為此缺陷是　　．

實驗步驟：

（1）檢查裝置氣密性；（2）打開止水夾，緩緩通入一段時間空氣；（3）關閉止水夾，打開分液漏斗活塞；（4）再次打開止水夾，緩緩通入一段時間空氣；（5）過濾出沉淀，進行適當的處理后稱量其質量．

實驗過程中，C裝置應該在實驗步驟　　后（填序號）與B裝置連接，否則實驗結果　 （填偏大、偏小或無影響）．

進行實驗：同學們分四組準確稱取四份樣品，每份均為16.00g，按照實驗步驟分別進行實驗，得到了如下的實驗數據：

組別	第一組	第二組	第三組	第四組
沉淀質量（g）	7.86	7.88	7.90	9.86

（1）同學們經過討論后認為第四組同學的數據不正確．造成數據偏差較大的原因可能是　　：

A．實驗結束后通入空氣速度太快，裝置中的二氧化碳沒有完全吸收

B．沉淀過濾后沒有洗滌              

C．沉淀沒有干燥直接稱量

D．稱量沉淀質量時，砝碼與藥品位置放反了

（2）根據另外三組同學的BaCO₃平均質量，計算出了收集到的二氧化碳質量為　　g．

（3）計算該樣品中碳酸鈣的質量分數？（寫出計算過程）

實驗反思：實驗后，有同學提出用氫氧化鈣溶液替代氫氧化鋇溶液可以直接得到碳酸鈣沉淀，稱量其質量后即可算出質量分數．大家討論后認為用氫氧化鋇溶液比氫氧化鈣更好，請說出他們的理由　．　（答出一點即可）．

Answer 1

分析：

方案設計：根據實驗目的可以知道，為了使實驗結果更準確，在C裝置后加一個吸收二氧化碳的裝置，可以據此解答．而乙同學的裝置中沒有干燥和除雜裝置，而使裝置中揮發出的氯化氫氣體等進入而使實驗結果不準確，可以據此解答該題． 實驗步驟：為了防止錐形瓶中空氣中含有的二氧化碳進入C裝置而被吸收，所以應該在步驟（2）后再連接C裝置，可以據此解答該題． 進行實驗：（1）A、若通入氣體速度過快則會使反應不完全而使稱得的質量減少； B、沉淀過濾后沒有洗滌，會使沉淀質量增加； C、沉淀沒有干燥直接稱量，可以使稱得的質量增加； D、由于1g以下用游碼，所以造成的誤差一般不會超過1g，可以據此判斷． （2）根據氫氧化鋇溶液和二氧化碳反應的化學方程式結合碳酸鋇的質量可以求算出二氧化碳的質量； （3）根據反應的化學方程式結合二氧化碳的質量可以求算出碳酸鈣的質量，進而求出碳酸鈣的質量分數． 實驗反思：在吸收二氧化碳時，堿溶液的濃度越大越利于吸收，可以據此解答該題．

解答：

解：方案設計：根據實驗目的可以知道，為了使實驗結果更準確，在甲同學的方案中應該在C裝置后加一個吸收二氧化碳的裝置，所以應該選擇E裝置．而乙同學的裝置中沒有干燥和除雜裝置，而使裝置中揮發出的氯化氫氣體等進入而使實驗結果不準確，可以據此解答該題． 實驗步驟：為了防止錐形瓶中空氣中含有的二氧化碳進入C裝置而被吸收，所以應該在步驟（2）后再連接C裝置． 進行實驗：（1）A、若通入氣體速度過快則會使反應不完全而使稱得的質量減少，故A不對； B、沉淀過濾后沒有洗滌，會使沉淀質量增加，故B正確； C、沉淀沒有干燥直接稱量，可以使稱得的質量增加，故C正確；D、由于1g以下用游碼，所以造成的誤差一般不會超過1g，故D不對． 故選BC． （2）設二氧化碳的質量為x Ba（OH）2+CO2═BaCO3↓+H2O            44      197            x       7.88g 解得：x=1.76g （3）設碳酸鈣的質量為y CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ 100                   44 y                    1.76g 解得：y=4g 所以碳酸鈣的質量分數為：×100%=25% 答：該樣品中碳酸鈣的質量分數為25%． 實驗反思：在吸收二氧化碳時，堿溶液的濃度越大越利于吸收，氫氧化鋇的溶解性比氫氧化鈣的溶解性好，所以更容易吸收二氧化碳，所以用氫氧化鋇溶液比氫氧化鈣溶液更好． 故答案為： 方案設計：E；防止空氣中的二氧化碳進入C裝置影響實驗測定；揮發的氯化氫氣體等也進入了C 裝置． 實驗步驟：2；偏大． 進行實驗：（1）BC；（2）1.76． （3）25%． 實驗反思：氫氧化鋇的溶解性大于氫氧化鈣，更容易完全吸收二氧化碳．