18.氫化鈣(CaH
2)是一種常用的儲氫材料,也是登山運動員常用的能源提供劑.
【資料】
Ⅰ.金屬鈣的活動性很強,遇水即刻劇烈反應生成氫氧化鈣,同時產生氫氣.
Ⅱ.氫化鈣要密封保存,一旦接觸到水就發(fā)生反應,放出氫氣.
探究一:氫化鈣與水反應的生成物
猜想一:氧化鈣和氫氣;猜想二:氫氧化鈣和氫氣.
(1)你認為猜想一錯誤,你的理由是根據水中氫原子和氧原子的個數比不符.
(2)CaH
2中氫元素的化合價是-1,寫出CaH
2與水反應的化學方程式CaH
2+2H
2O=Ca(OH)
2+2H
2↑.
探究二:實驗室制備氫化鈣
用氫氣與金屬鈣加熱可得到氫化鈣,實驗裝置和步驟如圖所示:
①檢查裝置氣密性;②裝入藥品并打開分液漏斗;③加熱反應一段時間;④停止加熱,充分冷卻;⑤關閉分液漏斗活塞.
(1)步驟①中檢查氣密性的方法是:關閉分液漏斗的活塞,先把導管的一端放入水中,然后兩手緊握錐形瓶的外壁,觀察導管口是否有氣泡冒出.
(2)裝置B的作用是吸水干燥作用;若要證明進入裝置C的氫氣已經干燥,應在BC之間(填裝置序號)增加裝有無水硫酸銅(試劑名稱)的U型管.
(3)實驗時先打開裝置A中的活塞,一段時間后,再點燃裝置C中的酒精燈,其目的是排出空氣,避免爆炸.
(4)上述實驗步驟存在安全隱患,有同學建議應先預熱再進行加熱.
(5)制備CaH
2實驗結束后,某同學取少量產物,小心加入水中,觀察到有氣泡冒出,在溶液中滴入酚酞后顯紅色.該同學據此判斷:上述實驗中確有CaH
2生成.請你判斷他的結論是否正確并說明理由不正確,因為氫化鈣與水反應生成氫氧化鈣和氫氣,鈣與水劇烈反應也生成氫氧化鈣,同時產生氫氣;都生成氫氧化鈣,氫氧化鈣顯堿性,因此滴入酚酞后顯紅色.
(6)經討論,小組同學認為,可以通過固體質量的變化判斷反應的發(fā)生.若反應前固體的質量為a,反應后固體的質量為b,a<b(填“>”“<”“=”),則說明反應發(fā)生.
探究三:產品含量測定
通過上述方法制得的氫化鈣樣品是否純凈?某興趣小組的同學設計了幾組實驗進行驗證.
甲組樣品純度的測定裝置如圖所示:A為發(fā)生裝置,B為儲液瓶,C為液體量瓶(有刻度).
(1)實驗前C中液體為120ml,實驗時將注射器中100ml的水緩緩推入A裝置,完全反應后,B中狀況如圖所示,再用注射器抽氣使B中導管內外液面相平,最終C中液體為860ml,注射器中活塞停留在10mL處.則生成氫氣0.75L.
(2)上述操作中抽氣的原因是將生成的氫氣全部吸入錐形瓶中.
乙組同學也采用測量氫氣體積的方法來測定氫化鈣的純度.裝置及步驟如圖所示:
①檢查裝置氣密性,裝入藥品;②調整水準管高度,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據為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反應結束,冷卻至室溫,調節(jié)兩端液面齊平,再次讀取液面所在刻度數據為110.0mL.
(3)如何判斷樣品與水完全反應:量氣管中液面不再變化.
(4)讀取量氣管讀數時,除了調節(jié)量氣管和水準管的液面相平,還需視線與凹液面最低處相平.
(5)已知該條件下,氫氣的密度為0.09mg/cm
3.樣品中氫化鈣的純度為88.4%.(精確到0.1%)
丙組同學取乙組完全反應后的Y形管繼續(xù)實驗.
(6)觀察管內有較多白色不溶物,請分析不溶物的成分為Ca(OH)
2(填寫化學式),其不溶的原因的是氫化鈣和水反應放出大量的熱,氫氧化鈣在水中的溶解度隨溫度的升高而減小,且氫氧化鈉在水中的溶解度較。
丙組同學向Y型管中滴加稀鹽酸至pH=4,蒸干反應后的液體稱量所得固體的質量,由此計算氫化鈣的純度.
滴加鹽酸至pH=4的目的是將氫氧化鈣全部轉化成氯化鈣.
(7)該組某同學提出只要稱量Y形管反應前后的質量差,也能計算氫化鈣的純度.你認為該方法是否準確并說明理由:不準確,氫化鈣和水反應放出大量的熱,一定量的水蒸氣會進入量氣管,是Y型管內的質量差偏大.