Question

17．氫化鈣（CaH₂）固體是一種儲氫材料，是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑，某化學(xué)小組的同學(xué)在老師的指導(dǎo)下制備氫化鈣．
【查閱資料】
Ⅰ．金屬Ca的部分性質(zhì)有：
①常溫或加熱條件下Ca都能與氧氣反應(yīng)；
②Ca常溫遇水立即發(fā)生劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，并放出大量的熱；
③Ca+H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaH₂（固體）
Ⅱ．固體CaH₂的部分性質(zhì)有：
①常溫：CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑； ②CaH₂要密封保存．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
該小組同學(xué)設(shè)計(jì)的制取裝置如圖所示（固定裝置略）．

回答下列問題：
（1）寫出Ca常溫遇水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ca+2H₂O=Ca（OH）₂+H₂↑．
（2）B、D中所盛試劑相同，該試劑為濃硫酸（填名稱）；D中該試劑的作用是防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入C中．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)先打開A中活塞，一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃C中酒精燈，其目的是：排除裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)產(chǎn)生爆炸．
【實(shí)驗(yàn)反思】
該小組同學(xué)通過反思提出問題：上述制得的CaH₂是否純凈？
他們再次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟1：檢查裝置氣密性，裝入足量的水和已稱好質(zhì)量為m g的CaH₂樣品，按圖所示連接儀器（固定裝置略）．

步驟2：將Y形管傾斜，使A中的水全部進(jìn)入B中，樣品全部反應(yīng)后，冷卻至室溫，讀取量筒讀數(shù)為V mL．
（4）若該實(shí)驗(yàn)條件下的氣體摩爾體積為V_m L/mol，當(dāng)V=$\frac{1000mV{\;}_{m}}{21}$mL時(shí)（用m、V_m表示），表明制得的CaH₂樣品是純凈的．

Answer 1

分析 （1）Ca常溫遇水發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣；
（2）根據(jù)信息資料氫氣與鈣反應(yīng)必須是干燥的氫氣，氫化鈣不能與水接觸，因此D也是干燥裝置；
（3）根據(jù)氫氣的可燃性分析；
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)圖示，要驗(yàn)證氫化鈣是否純凈，可取一定量氫化鈣樣品與水完全反應(yīng)，根據(jù)生成氫氣的質(zhì)量求出氫化鈣的質(zhì)量，然后與樣品質(zhì)量比較，當(dāng)?shù)扔跇悠焚|(zhì)量則為純凈．

解答 解：（1）Ca常溫遇水發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，化學(xué)方程式Ca+2H₂O=Ca（OH）₂+H₂↑，
故答案為：Ca+2H₂O=Ca（OH）₂+H₂↑；
（2）用氫氣與鈣加熱制得氫化鈣，因鈣遇水立即發(fā)生劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，并放出大量的熱，所以與鈣反應(yīng)的氫氣必須是干燥的氫氣，故制取的氫氣需通過濃硫酸進(jìn)行干燥，因生成的氫化鈣遇水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，因此為防止防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入C中，需在D中裝有濃硫酸進(jìn)行干燥，
故答案為：濃硫酸；防止空氣中的水蒸汽進(jìn)入C中；
（3）點(diǎn)燃不純的氫氣可能會發(fā)生爆炸，因此氫氣與鈣加熱反應(yīng)前需將裝置內(nèi)的空氣排出，故實(shí)驗(yàn)時(shí)先打開A中活塞，一段時(shí)間后，再點(diǎn)燃C中酒精燈，以排除裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)產(chǎn)生爆炸，
故答案為：排除裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時(shí)產(chǎn)生爆炸；
（4）通過上述實(shí)驗(yàn)可分析出制得的氫化鈣是否純凈，其依據(jù)是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的氫氣的體積結(jié)合氫化鈣與水反應(yīng)的化學(xué)方程式，計(jì)算出所需氫化鈣的質(zhì)量，并與氫化鈣樣品質(zhì)量作對比，當(dāng)?shù)扔跇悠焚|(zhì)量則為純凈，所以有
CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑
42                                     2
m                                   $\frac{V×10{\;}^{-3}L}{V{\;}_{m}L/mol}$
則  $\frac{42}{m}$=$\frac{2}{\frac{V×10{\;}^{-3}}{V{\;}_{m}}}$，V=$\frac{1000mV{\;}_{m}}{21}$，故答案為：$\frac{1000mV{\;}_{m}}{21}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)裝置的作用及實(shí)驗(yàn)技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�綜合性較強(qiáng)，題目難度不大．