探究牙膏中碳酸鈣的含量

河北省霸州市第八中學 楊德龍

一、發現問題

九年級化學課外小組的同學在學習了二氧化碳的性質及制法后，看到牙膏的成分中含有碳酸鈣，于是他們想用實驗驗證牙膏中確實含有碳酸鈣并測定碳酸鈣的含量。

二、設計實驗

課外小組的同學把自己的想法告訴了化學老師，老師覺得他們能用自己學到的知識解決發現的問題非常好，于是組織同學們分組討論實驗方案。聯想到學過的碳酸鈣和稀鹽酸的反應及二氧化碳的檢驗方法，同學們設計出了驗證牙膏中含有碳酸鈣的實驗方案：取少量牙膏于小燒杯中，加入足量的稀鹽酸，觀察是否有氣泡產生；用另一個小燒杯罩在上方，一會兒后倒轉上方的小燒杯并倒入澄清的石灰水，觀察石灰水是否變渾濁。這個方案得到了老師的肯定。

那如何測定牙膏中碳酸鈣的含量呢？同學們通過討論得出兩套實驗方案：

方案一：向一定量的牙膏中加入足量的稀鹽酸，把生成的氣體用足量的石灰水吸收，石灰水增重的質量就是生成的二氧化碳的質量，根據二氧化碳的質量計算出牙膏中碳酸鈣的質量，最后用碳酸鈣的質量比上所取牙膏的總質量即可計算得出牙膏中碳酸鈣的含量。

方案二：用一定量的牙膏與足量的稀鹽酸在小燒杯中反應，生成的二氧化碳氣體逸出，只需稱量反應前后物質的總質量，差值就是生成二氧化碳的質量，再通過計算得出牙膏中碳酸鈣的含量。

老師引導同學們討論把驗證牙膏中碳酸鈣的存在與測定碳酸鈣的含量設計成一個方案，同學們選擇將操作簡單的方案二與檢驗碳酸鈣的實驗方案合并改進為一個實驗，老師肯定了同學們的想法。

三、進行實驗

在老師的指導下，同學們按照方案開始實驗：步驟一：用電子天平稱量空燒杯1的質量為20.376 g，向其中擠入一定量的牙膏后稱量其質量為22.038 g，則牙膏的質量為1.662 g；步驟二：用電子天平稱量空燒杯2的質量為19.667 g，向其中加入足量的稀鹽酸后稱量其質量為35.412 g；步驟三：把兩個小燒杯都放在電子天平上稱得總質量為57.450 g，把稀鹽酸全部倒入盛有牙膏的小燒杯中，觀察現象。

同學們看到牙膏漂浮在稀鹽酸中，表面有氣泡產生。用一個空燒杯罩在小燒杯上方一會兒后，倒轉燒杯，倒入澄清的石灰水，振蕩，石灰水變渾濁，證明生成的氣體是二氧化碳，從而驗證了牙膏中的確含有碳酸鈣。約20分鐘后，氣泡不再冒出，電子天平顯示的示數為57.076 g，且不再變化。

步驟四：計算生成二氧化碳的質量為57.450 g-57.076 g=0.374 g，根據方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑計算得出牙膏中碳酸鈣的質量為0.850 g，則牙膏中碳酸鈣的含量為0.850 g÷1.662 g≈0.511=51.1%。

四、得出結論

通過此次實驗，同學們驗證了牙膏中確實含有碳酸鈣，且不同小組的同學測得的碳酸鈣的含量均在51%左右。此外，同學們還加深了對實驗室制取及檢驗二氧化碳的理解，從定性到定量地認識了探究化學反應在生產生活中的應用。