Question

1．氫化鈣（CaH₂）固體是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑．氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣．氫化鈣通常用氫氣與金屬鈣加熱制取，如圖是模擬制取裝置．

（1）裝置B的作用是除去氫氣中的水蒸氣．
（2）利用圖中實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢查裝置氣密性后裝入藥品；打開(kāi)分液漏斗活塞；②①④③（請(qǐng)按正確的順序填入下列步驟的序號(hào)）．
①加熱反應(yīng)一段時(shí)間               ②收集氣體并檢驗(yàn)其純度
③關(guān)閉分液漏斗活塞               ④停止加熱，充分冷卻
（3）為確認(rèn)進(jìn)入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，應(yīng)在B、C之間再接一裝置，該裝置中加入的試劑是無(wú)水硫酸銅．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某同學(xué)取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色，該同學(xué)據(jù)此判斷，上述實(shí)驗(yàn)確有CaH₂生成．
①寫(xiě)出CaH₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑
②該同學(xué)的判斷方法不嚴(yán)密，原因是鈣與水反應(yīng)時(shí)也有相同現(xiàn)象
（5）乙同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)中得到的氫化鈣的純度．請(qǐng)完善下列實(shí)驗(yàn)步驟．
①樣品稱量；
②加入Na₂CO₃溶液（填化學(xué)式），攪拌；
③過(guò)濾（填操作名稱）；
④洗滌；⑤烘干（干燥）；
⑥稱量碳酸鈣．
（6）已知該實(shí)驗(yàn)中鈣未完全轉(zhuǎn)化為氫化鈣，為了測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)中得到的氫化鈣的純度．稱取45.8g 所制得的氫化鈣樣品，溶于足量水中，測(cè)得氣體體積為44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則該樣品中氫化鈣的純度為94.54%．

Answer 1

分析 氫化鈣的制備：鋅和稀硫酸反應(yīng)：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氫氣中含有水蒸氣，通過(guò)無(wú)水氯化鈣進(jìn)行干燥，在裝置C中和鈣進(jìn)行反應(yīng)Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，生成氫化鈣，因氫化鈣遇水立即反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，所以D防止空氣中的水蒸氣進(jìn)行C中，
（1）H₂在發(fā)生加熱反應(yīng)之前需要干燥，一般用無(wú)水氯化鈣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置；
（2）有氣體參加加熱或燃燒的反應(yīng)需要首先驗(yàn)純，實(shí)驗(yàn)完畢后先熄火、冷卻，再停止氣體生成，防止倒吸發(fā)生爆炸；
（3）檢驗(yàn)是否干燥用無(wú)水硫酸銅；
（4）氫化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，鈣和水反應(yīng)也生成氫氧化鈣和氫氣；
（5）從最終稱量碳酸鈣可知，應(yīng)加入碳酸鹽溶液，使CaH₂反應(yīng)的同時(shí)得到碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干、稱量，確定純度；
（6）生成氫氣44.8L，所以氫氣的質(zhì)量為：$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$×2g/mol=4g，設(shè)混合物中氫化鈣的質(zhì)量為x，生成氫氣質(zhì)量為y，則鈣的質(zhì)量為45.8g-x，鈣與水反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量為4g-y，根據(jù)方程式CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑、Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑，列方程計(jì)算x、y的值，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算．

解答 解：（1）氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，H₂在發(fā)生加熱反應(yīng)之前需要干燥，一般用無(wú)水氯化鈣，故裝置B的作用是：除去氫氣中的水蒸氣；
故答案為：除去氫氣中的水蒸氣；
（2）有氣體參加加熱或燃燒的反應(yīng)需要首先驗(yàn)純，實(shí)驗(yàn)完畢后先熄火、冷卻，再停止氣體生成，防止倒吸發(fā)生爆炸，故正確的操作順序?yàn)椋孩冖佗堍郏?br />故答案為：②①④③；
（3）檢驗(yàn)是否干燥用無(wú)水硫酸銅，因?yàn)闊o(wú)水硫酸銅遇水變藍(lán)色現(xiàn)象很明顯；
故答案為：無(wú)水硫酸銅；
（4）①氫化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，反應(yīng)方程式為：CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
故答案為：CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
②鈣和氫化鈣與水反應(yīng)現(xiàn)象相同，所以該同學(xué)判斷不嚴(yán)密；
故答案為：鈣與水反應(yīng)時(shí)也有相同現(xiàn)象；
（5）從最終稱量碳酸鈣可知，應(yīng)加入碳酸鈉溶液，使CaH₂反應(yīng)的同時(shí)得到碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、烘干、稱量，確定純度，
故答案為：Na₂CO₃；過(guò)濾；
（6）生成氫氣44.8L，所以氫氣的質(zhì)量為：$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$×2g/mol=4g，設(shè)混合物中氫化鈣的質(zhì)量為x，生成氫氣質(zhì)量為y，則鈣的質(zhì)量為45.8g-x，鈣與水反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量為4g-y，則：
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                                        4
x                                         y
所以42：4=x：y，整理的y=$\frac{2x}{21}$，
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                                2
45.8-x                     4-y
所以40：2=（45.8-x）：（4-y），將y=$\frac{2x}{21}$代入，解得x=43.3g，所以樣品中氫化鈣的純度為：$\frac{43.3g}{45.8g}×100%$=94.54%；
故答案為：94.54%．

點(diǎn)評(píng) 本題以氫化鈣制備為載體，考查實(shí)驗(yàn)基本技能與操作、對(duì)題中的信息的利用、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的理解分析、物質(zhì)分離提純、化學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．