Question

4．化學(xué)興趣小組欲探究自己使用的某品牌牙膏的主要成分．
【查閱資料】
（1）牙膏的成分有活性物質(zhì)、摩擦劑、保持牙膏濕潤的甘油等物質(zhì)．
（2）常用的牙膏摩擦劑的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂．
（3）牙膏除了碳酸鈣以外，其他物質(zhì)均不與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體．
（4）SiO₂不溶于水，也不與鹽酸反應(yīng)．Al（OH）₃和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉（NaAlO₂）和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O．偏鋁酸鈉和適量稀鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁，氫氧化鋁和稀鹽酸可以發(fā)生中和反應(yīng)．
（5）相關(guān)物質(zhì)的溶解性表：

物質(zhì)	Al（OH）3	NaAlO2	AlCl3
溶解性	不溶	溶	溶

該品牌牙膏含有上述摩擦劑中的兩種成分，為探究摩擦劑的組成，化學(xué)興趣小組取適量該牙膏加水充分攪拌、靜置、過濾、洗滌、干燥，得到該牙膏中的摩擦劑．
【提出猜想】猜想1：摩擦劑的成分為Al（OH）₃和CaCO₃．
猜想2：摩擦劑的成分為SiO₂和CaCO₃．
猜想3：摩擦劑的成分為SiO₂和Al（OH）₃．
【設(shè)計實驗】

實驗步驟	預(yù)期實驗現(xiàn)象	預(yù)期實驗結(jié)論
組裝如圖裝置進行實驗．取少量摩擦劑于錐形瓶中，加入適量的稀鹽酸．	固體全部溶解，有氣泡，石灰水變混濁	則猜想1成立 錐形瓶中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑．
	摩擦劑部分溶解 石灰水無明顯變化	則猜想3成立

【實驗結(jié)論】經(jīng)過實驗驗證，猜想1成立．
【實驗反思】同學(xué)們?yōu)檫M一步確認摩擦劑中含有氫氧化鋁，先在少量牙膏樣品中加入過量的氫氧化鈉溶液，靜置一段時間，取上層清液，再滴加稀鹽酸至過量．整個實驗過程中觀察到的現(xiàn)象為牙膏樣品中部分固體溶解，向上層清夜中滴加稀鹽酸時開始無現(xiàn)象，之后有固體產(chǎn)生，最后固體溶解，依據(jù)該現(xiàn)象可以判斷摩擦劑中一定含有氫氧化鋁．

Answer 1

分析 牙膏摩擦劑的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根據(jù)由上邊物質(zhì)中的兩種組成，進行兩種物質(zhì)的組合考慮；根據(jù)預(yù)期實驗結(jié)論猜想1正確，用猜想1的成分與鹽酸反應(yīng)考慮實驗現(xiàn)象；根據(jù)若摩擦劑部分溶解，不產(chǎn)生氣泡，說明不存在碳酸鈣考慮哪一猜想正確；（1）根據(jù)方程式的寫法考慮；（2）根據(jù)硫酸與碳酸鈣反應(yīng)的生成物考慮．

解答 解：牙膏摩擦劑的主要成分有CaCO₃、Al（OH）₃、SiO₂，根據(jù)由上邊物質(zhì)中的兩種組成，猜想1：摩擦劑的成分為Al（OH）₃和CaCO₃；猜想3：摩擦劑的成分為SiO₂和Al（OH）₃；所以還缺少SiO₂和CaCO₃的組合；所以猜想2是SiO₂和CaCO₃；
預(yù)期實驗結(jié)論猜想1正確，即牙膏摩擦劑的成分是Al（OH）₃和CaCO₃，加入鹽酸后，氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)，生成氯化鋁和水；碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，所以現(xiàn)象是全部溶解，并產(chǎn)生氣泡；
若摩擦劑部分溶解，不產(chǎn)生氣泡，說明其中不能含有碳酸鈣，因為碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，所以猜想3成立；
氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)物是氫氧化鋁與鹽酸，生成物是氯化鋁和水，用觀察法配平；
【實驗反思】同學(xué)們?yōu)檫M一步確認摩擦劑中含有氫氧化鋁，先在少量牙膏樣品中加入過量的氫氧化鈉溶液，靜置一段時間，取上層清液，再滴加稀鹽酸至過量．整個實驗過程中觀察到的現(xiàn)象為牙膏樣品中部分固體溶解，向上層清夜中滴加稀鹽酸時開始無現(xiàn)象，之后有固體產(chǎn)生，最后固體溶解，依據(jù)該現(xiàn)象可以判斷摩擦劑中一定含有氫氧化鋁．
答案：
【查閱資料】（4）Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O
提出猜想】猜想2：SiO₂和CaCO₃
設(shè)計實驗】

實驗步驟	預(yù)期實驗現(xiàn)象	預(yù)期實驗結(jié)論
稀鹽酸		Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

【實驗反思】牙膏樣品中部分固體溶解，向上層清夜中滴加稀鹽酸時開始無現(xiàn)象，之后有固體產(chǎn)生，最后固體溶解．

點評 解答本題關(guān)鍵是要知道氫氧化鋁與碳酸鈣都不溶于水，但能與鹽酸反應(yīng)，并且碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，要根據(jù)實驗結(jié)論能反推出實驗現(xiàn)象，根據(jù)實驗現(xiàn)象推出物質(zhì)組成，得出實驗結(jié)論．