Question

14．氫化鈣（CaH₂）固體是一種儲氫材料，是登山運動員常用的能源提供劑．

【閱讀資料】①堿石灰是氫化鈣和氫氧化鈉的混合物．②鈣遇水立即發(fā)生劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣．③氫化鈣要密封保存，遇水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣．
【氫化鈣的制備】氫化鈣通常用氫氣與鈣加熱制得．某化學興趣小組設(shè)計額制取裝置如圖1所示（固定裝置已省略）．
回答下列問題：（1）裝置A中制取氫氣的化學方程式為Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
（2）裝置B的作用是吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體．
（3）裝置C中制取氫化鈣的化學方程式為Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂．
（4）若不改變溫度，檢查整套裝置氣密性的方法是將活塞關(guān)閉后，往分液漏斗中加入適量的水，用手指堵住裝置D的導(dǎo)管口，打開活塞，若氣密性良好，可觀察到分液漏斗內(nèi)的液面幾乎不下降．
【產(chǎn)品的定量測定】通過上述方法制得的氫化鈣樣品中�；煊形赐耆�反應(yīng)的鈣（其余可能的雜質(zhì)忽略不計）．
樣品純度的測定步驟如下：
①查裝置氣密性，裝入藥品，按圖2（固定裝置省略）所示連接儀器．
②調(diào)整水準管高度，使量氣裝置兩邊的液面保持同一水平．讀取液面所在的刻度數(shù)據(jù)為10.0mL．
③將Y形管慢慢傾斜，直到A端的水全部與B端的樣品混合．
④反應(yīng)結(jié)束，冷卻至室溫，再次讀取液面所在刻度數(shù)據(jù)為110.0mL．
回答下列問題：
（5）如何判斷樣品與水完全反應(yīng)：量氣管中液面不再變化．
（6）反應(yīng)生成氫氣的體積為100mL．
（7）已知該實驗條件下，氫氣的密度為0.09mg/mL．樣品中氫化鈣的純度為88.4%．（結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣進行分析；
（2）根據(jù)堿石灰的成分和其中物質(zhì)的性質(zhì)分析解答；
（3）根據(jù)鈣和氫氣在加熱的條件下生成氫化鈣進行分析；
（4）根據(jù)檢查裝置氣密性的方法和題目要求分析解答；
（5）根據(jù)裝置特點和氫化鈣與水反應(yīng)生成氫氣進行分析；
（6）根據(jù)氫氣的體積等于反應(yīng)前后液面差進行分析；
（7）根據(jù)氫氣的質(zhì)量=氫氣的體積×氫氣的密度求出氫氣的質(zhì)量，再結(jié)合氫化鈣與水反應(yīng)方程式及鈣與水反應(yīng)方程式，求出氫化鈣的質(zhì)量，進而計算樣品中氫化鈣的純度．

解答 解：（1）鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣，反應(yīng)的方程式是：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，氧化鈣與水可反應(yīng)，氫氧化鈉可作干燥劑，且與鹽酸能反應(yīng)，所以該裝置的作用是吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體；
（3）鈣和氫氣在加熱的條件下生成氫化鈣，方程式是Ca+H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂；
（4）要檢查該套裝置的氣密性，可以將活塞關(guān)閉后，往分液漏斗中加入適量的水，然后用手指堵住裝置D的導(dǎo)管口，打開活塞，觀察分液漏斗內(nèi)的液面變化判斷裝置是否漏氣；
（5）由于氫化鈣與水反應(yīng)生成氫氣，所以判斷樣品與水是否完全反應(yīng)，可以觀察右邊的量氣管中液面，若不再變化，則已完全反應(yīng)；
（6）氫氣的體積等于反應(yīng)前后液面差，為：110.0mL-10.0mL=100.0mL；
（7）反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量是：100.0mL×0.09mg/mL=9mg
設(shè)樣品中氫化鈣的質(zhì)量是X，生成氫氣質(zhì)量為Y，則鈣的質(zhì)量為100mg-X，鈣與水反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量為9mg-Y則
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                    4
X                     Y
$\frac{42}{4}$=$\frac{X}{Y}$，解得Y=$\frac{2X}{21}$
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                 2
100mg-X           9mg-Y
根據(jù)：$\frac{40}{2}$=$\frac{100mg-X}{9mg-Y}$
將Y=$\frac{2X}{21}$代入，解得X=88.4mg
所以樣品中氫化鈣的純度為：$\frac{88.4mg}{100mg}$×100%=88.4%．
故答案為：（1）Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體；
（3）Ca+H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂；
（4）將活塞關(guān)閉后，往分液漏斗中加入適量的水，用手指堵住裝置D的導(dǎo)管口，打開活塞，若氣密性良好，可觀察到分液漏斗內(nèi)的液面幾乎不下降；
（5）量氣管中液面不再變化；
（6）100；
（7）88.4%．

點評 本題考查內(nèi)容全面而綜合，解答時要根據(jù)相關(guān)知識細心分析解答，尤其是計算題，能很好的考查學生對知識的掌握和應(yīng)用能力．