探究牙膏中碳酸钙的含量

河北省霸州市第八中学 杨德龙

一、发现问题

九年级化学课外小组的同学在学习了二氧化碳的性质及制法后，看到牙膏的成分中含有碳酸钙，于是他们想用实验验证牙膏中确实含有碳酸钙并测定碳酸钙的含量。

二、设计实验

课外小组的同学把自己的想法告诉了化学老师，老师觉得他们能用自己学到的知识解决发现的问题非常好，于是组织同学们分组讨论实验方案。联想到学过的碳酸钙和稀盐酸的反应及二氧化碳的检验方法，同学们设计出了验证牙膏中含有碳酸钙的实验方案：取少量牙膏于小烧杯中，加入足量的稀盐酸，观察是否有气泡产生；用另一个小烧杯罩在上方，一会儿后倒转上方的小烧杯并倒入澄清的石灰水，观察石灰水是否变浑浊。这个方案得到了老师的肯定。

那如何测定牙膏中碳酸钙的含量呢？同学们通过讨论得出两套实验方案：

方案一：向一定量的牙膏中加入足量的稀盐酸，把生成的气体用足量的石灰水吸收，石灰水增重的质量就是生成的二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量计算出牙膏中碳酸钙的质量，最后用碳酸钙的质量比上所取牙膏的总质量即可计算得出牙膏中碳酸钙的含量。

方案二：用一定量的牙膏与足量的稀盐酸在小烧杯中反应，生成的二氧化碳气体逸出，只需称量反应前后物质的总质量，差值就是生成二氧化碳的质量，再通过计算得出牙膏中碳酸钙的含量。

老师引导同学们讨论把验证牙膏中碳酸钙的存在与测定碳酸钙的含量设计成一个方案，同学们选择将操作简单的方案二与检验碳酸钙的实验方案合并改进为一个实验，老师肯定了同学们的想法。

三、进行实验

在老师的指导下，同学们按照方案开始实验：步骤一：用电子天平称量空烧杯1的质量为20.376 g，向其中挤入一定量的牙膏后称量其质量为22.038 g，则牙膏的质量为1.662 g；步骤二：用电子天平称量空烧杯2的质量为19.667 g，向其中加入足量的稀盐酸后称量其质量为35.412 g；步骤三：把两个小烧杯都放在电子天平上称得总质量为57.450 g，把稀盐酸全部倒入盛有牙膏的小烧杯中，观察现象。

同学们看到牙膏漂浮在稀盐酸中，表面有气泡产生。用一个空烧杯罩在小烧杯上方一会儿后，倒转烧杯，倒入澄清的石灰水，振荡，石灰水变浑浊，证明生成的气体是二氧化碳，从而验证了牙膏中的确含有碳酸钙。约20分钟后，气泡不再冒出，电子天平显示的示数为57.076 g，且不再变化。

步骤四：计算生成二氧化碳的质量为57.450 g-57.076 g=0.374 g，根据方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑计算得出牙膏中碳酸钙的质量为0.850 g，则牙膏中碳酸钙的含量为0.850 g÷1.662 g≈0.511=51.1%。

四、得出结论

通过此次实验，同学们验证了牙膏中确实含有碳酸钙，且不同小组的同学测得的碳酸钙的含量均在51%左右。此外，同学们还加深了对实验室制取及检验二氧化碳的理解，从定性到定量地认识了探究化学反应在生产生活中的应用。