Question

【題目】氫化鈣（CaH2）固體是登山運(yùn)動員常用的能源提供劑。

【閱讀資料】

①堿石灰是氧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，圖1是模擬制取裝置：

（1）裝置B的作用是 ；裝置D的作用是 ；

（2）利用圖1實驗裝置進(jìn)行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后裝入藥品；打開分液漏斗活塞， （請按正確的順序填入下列步驟的序號）。

①加熱反應(yīng)一段時間 ②收集氣體并檢驗其純度

③關(guān)閉分液漏斗活塞 ④停止加熱，充分冷卻

（3）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，溶液中加入酚酞后顯紅色，該同學(xué)據(jù)此斷，上述實驗確有CaH2生成．

①寫出CaH2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式 ；

②該同學(xué)的判斷不正確，原因是 。

【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檢查裝置氣密性，方法為 ；

②裝入藥品，按圖2（固定裝置省略）所示連接儀器。

③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10.0 mL。

④將Y型管中水與氫化鈣樣品混合，操作為 。

⑤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110.0 mL。

回答下列問題：

（5）如何判斷樣品與水完全反應(yīng)： 。

（6）反應(yīng)生成氫氣的體積為 mL。

（7）已知該實驗條件下，氫氣的密度為0.09 mg/mL。樣品中氫化鈣的純度為 。（結(jié)果精確到0.1%）（2分）

（8）結(jié)果討論：（填“偏大” 、“偏小” 、“準(zhǔn)確”）

①Y型管中殘留有氫氣，對測定結(jié)果的影響是 。

②未冷卻至室溫即讀數(shù)，對測定結(jié)果的影響是 。

Answer 1

【答案】（1）裝置B吸收水蒸汽和氯化氫氣體；防止空氣中的水進(jìn)入C裝置；

（2）②①④③ （3）①化學(xué)方程式略； ②鈣也能與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，能使酚酞變紅。

【產(chǎn)品的定量測定】

①略；④將Y形管慢慢傾斜，直至A中的水與B中樣品相混合；

⑤調(diào)節(jié)量氣管與水準(zhǔn)管液面相平；

（5）量氣管中液面不再變化。（6）100.0mL。

（7）88.4%。（結(jié)果精確到0.1%）

（8）①準(zhǔn)確。 ②偏大。

【解析】

試題分析：（1）裝置B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；裝置D為濃硫酸具有吸水性作為干燥劑，防止空氣中的水進(jìn)入C裝置；

（2）氫氣不純加熱易爆炸，且容器內(nèi)的空氣也會對反應(yīng)造成干擾，因此先讓產(chǎn)生的氫氣排凈空氣后，再加熱讓氫氣和鈣反應(yīng)，待反應(yīng)完全后也必需保證產(chǎn)物在氫氣的氛圍內(nèi)冷卻，因此順序為②①④③；

（3）①鈣和氫氣在加熱的條件下生成氫化鈣，方程式是Ca+H2 CaH2；②鈣也能與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，能使酚酞變紅；

【產(chǎn)品的定量測定】

①從氣壓上考慮是否有泄漏，用手心握住Y管，若量氣管內(nèi)的水排入水準(zhǔn)管，那么氣密性好；

④即將反應(yīng)物混合，可以將Y形管慢慢傾斜，直至A中的水與B中樣品相混合；

⑤為使容器內(nèi)氣壓等于外界大氣壓以得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，需再次調(diào)節(jié)量氣管與水準(zhǔn)管液面相平，然后讀數(shù)；

（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

42/X=4/Y 解得Y=2X/21

Ca+2H2O═Ca（OH）2+H2↑

40 2

100mg-X 9mg-Y

40/(100mgX)=2/(9mgY)

將Y=2X/21代入，解得X=88.4mg

所以樣品中氫化鈣的純度為：88.4mg/100mg×100%=88.4%；

（8）①不會影響容器氣壓的增大量，對氫氣體積的測量結(jié)果無影響，因此準(zhǔn)確；

②會使氫氣的體積讀數(shù)大于實際，即氫氣的測量結(jié)果偏大，那么會使計算結(jié)果偏大。