Question

8．氫化鋰（LiH）為玻璃狀無色透明固體，軍事上用作氫氣發(fā)生來源．它在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能夠引起燃燒．某活動小組準備使用下列裝置制備LiH固體．
甲同學(xué)是實驗發(fā)案如下：
（1）按所需儀器的組裝連接：上述儀器裝置接口的連接順序為e接a，b接f，g接d，其中裝置B的作用是除去氫氣中的水和氯化氫．
（2）添加藥品：用鑷子從試劑瓶中取出一定量金屬鋰（固體石蠟密封），然后在甲苯中浸洗數(shù)次，改操作的目的是除去鋰表面的石蠟，然后快速把鋰放到石英管中．加熱一段時間后停止加熱，繼續(xù)通氫氣冷卻，然后取出LiH，裝入氮封的瓶里，保存于暗處．
（3）乙同學(xué)對甲的使用方案提出質(zhì)疑，它認為未反應(yīng)的H₂不能直接排放，所以在最后理解了裝置E用來收集H₂，請將圖E裝置補充完整．
【產(chǎn)品的定量測定】
通過所示方法制得的氫化鋰樣品中常混有未完全反應(yīng)的鋰（其余可能的雜質(zhì)忽略不計）．樣品純度的測定①步驟如下）：
①檢查裝置氣密性，裝入藥品，按圖F（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．讀取量氣管液面所在的刻度數(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，再次讀取量氣管液面所在刻度數(shù)據(jù)為254.4mL．
回答下列問題：
（4）如何判斷樣品與水完全反應(yīng)：氣泡不再產(chǎn)生或右邊的量氣管中液面，若不再變化．
（5）反應(yīng)生成氫氣的體積為244.4mL．
（6）已知該條件下，氫氣的密度為0.09mg/ml．求樣品中氫化鋰的純度．

Answer 1

分析 （1）制備LiH固體需要制備氫氣和鋰發(fā)生反應(yīng)，LiH在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能夠引起燃燒，所以制備得到的氫氣必須干燥純凈，利用A裝置制備氫氣，用這種B中的堿石灰除去氫氣中的氯化氫和水蒸氣，通入裝置D中加熱和鋰反應(yīng)生成氫化鋰，最后連接裝置C防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置D和生成的氫化鋰發(fā)生反應(yīng)；
（2）取出一定量金屬鋰（固體石蠟密封），然后在甲苯中浸洗數(shù)次，利用石蠟是有機物易溶解于有機溶劑甲苯中分析；
（3）裝置E用來收集H₂，利用的是在燒瓶中收集氫氣，所以根據(jù)排水量氣法設(shè)計裝置，導(dǎo)氣管短進長出；
（4）根據(jù)裝置特點和氫化鈣與水反應(yīng)生成氫氣進行分析；
（5）氫氣的體積等于反應(yīng)前后液面差；
（6）依據(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)合氫化鋰與水反應(yīng)方程式及鋰與水反應(yīng)方程式，求出氫化鋰的質(zhì)量，進而計算樣品中氫化鋰的純度．

解答 解：（1）制備LiH固體需要制備氫氣和鋰發(fā)生反應(yīng)，LiH在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能夠引起燃燒，所以制備得到的氫氣必須干燥純凈，利用A裝置制備氫氣，用這種B中的堿石灰除去氫氣中的氯化氫和水蒸氣，通入裝置D中加熱和鋰反應(yīng)生成氫化鋰，最后連接裝置C防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置D和生成的氫化鋰發(fā)生反應(yīng)，裝置連接順序為：e接a，b接f，g接d，裝置B中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，
故答案為：e接a，b接f，g接d；除去氫氣中的水和氯化氫；
（2）取出一定量金屬鋰（固體石蠟密封），然后在甲苯中浸洗數(shù)次，利用石蠟是有機物易溶解于有機溶劑甲苯中，操作的目的是除去鋰表面的石蠟，
故答案為：除去鋰表面的石蠟；
（3）裝置E用來收集H₂，利用的是在燒瓶中收集氫氣，所以根據(jù)排水量氣法設(shè)計裝置，導(dǎo)氣管短進長出，裝置圖為，
故答案為：；
（4）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)，可以觀察氣泡不再產(chǎn)生或右邊的量氣管中液面，若不再變化，則已完全反應(yīng)；
故答案為：氣泡不再產(chǎn)生或右邊的量氣管中液面，若不再變化；
（5）氫氣的體積等于反應(yīng)前后液面差=254.4mL-10.0mL=244.4mL，故答案為：244.4；
（6）反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量=244.4ml×0.09mg/ml=21.996mg，氫化鋰樣品中�；煊形赐耆�反應(yīng)的鋰，
設(shè)LiH的質(zhì)量為X，生成氫氣質(zhì)量為Y，則鋰的質(zhì)量=100mg-X，鋰與水反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量為21.996mg-Y
LiH+H₂O=H₂↑+LiOH
8        2
X        Y
X=4Y
2Li+2H₂O=2LiOH+H₂↑
14               2
100mg-X          21.996mg-Y
2（100mg-X）=14（21.996mg-Y）
解得X=71.96mg
Y=17.99mg
樣品中氫化鋰的純度=$\frac{71.96mg}{100mg}$×100%=71.96%，
答：樣品中氫化鋰的純度為71.96%．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究方法和流程分析判斷，實驗裝置的連接順序和分析判斷，化學(xué)方程式定量計算的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．