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(yīng)生成氫氧化鈣,同時產(chǎn)生氫氣.
Ⅱ.氫化鈣要密封保存,一旦接觸到水就發(fā)生反應(yīng),放出氫氣.
探究一:氫化鈣與水反應(yīng)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(jù)水中氫原子和氧原子的個數(shù)比不符.
(2)CaH
2中氫元素的化合價是-1,寫出CaH
2與水反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)一段時間;④停止加熱,充分冷卻;⑤關(guān)閉分液漏斗活塞.
(1)步驟①中檢查氣密性的方法是:關(guān)閉分液漏斗的活塞,先把導(dǎo)管的一端放入水中,然后兩手緊握錐形瓶的外壁,觀察導(dǎo)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(jīng)干燥,應(yīng)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(xué)建議應(yīng)先預(yù)熱再進行加熱.
(5)制備CaH
2實驗結(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,在溶液中滴入酚酞后顯紅色.該同學(xué)據(jù)此判斷:上述實驗中確有CaH
2生成.請你判斷他的結(jié)論是否正確并說明理由不正確,因為氫化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣,鈣與水劇烈反應(yīng)也生成氫氧化鈣,同時產(chǎn)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(jīng)討論,小組同學(xué)認為,可以通過固體質(zhì)量的變化判斷反應(yīng)的發(fā)生.若反應(yīng)前固體的質(zhì)量為a,反應(yīng)后固體的質(zhì)量為b,a<b(填“>”“<”“=”),則說明反應(yīng)發(fā)生.
探究三:產(chǎn)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(xué)設(shè)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?fù)迫階裝置,完全反應(yīng)后,B中狀況如圖所示,再用注射器抽氣使B中導(dǎo)管內(nèi)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(xué)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(diào)整水準(zhǔn)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,調(diào)節(jié)兩端液面齊平,再次讀取液面所在刻度數(shù)據(jù)為110.0mL.
(3)如何判斷樣品與水完全反應(yīng):量氣管中液面不再變化.
(4)讀取量氣管讀數(shù)時,除了調(diào)節(jié)量氣管和水準(zhǔn)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(xué)取乙組完全反應(yīng)后的Y形管繼續(xù)實驗.
(6)觀察管內(nèi)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(xué)式),其不溶的原因的是氫化鈣和水反應(yīng)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(xué)向Y型管中滴加稀鹽酸至pH=4,蒸干反應(yīng)后的液體稱量所得固體的質(zhì)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(zhuǎn)化成氯化鈣.
(7)該組某同學(xué)提出只要稱量Y形管反應(yīng)前后的質(zhì)量差,也能計算氫化鈣的純度.你認為該方法是否準(zhǔn)確并說明理由:不準(zhǔn)確,氫化鈣和水反應(yīng)放出大量的熱,一定量的水蒸氣會進入量氣管,是Y型管內(nèi)的質(zhì)量差偏大.