Question

17．氫化鈣（CaH₂）固體是登山運(yùn)動員常用的能源提供劑．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的作用是除去氫氣中的水蒸氣；裝置D的作用是防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置；
（2）利用圖1實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢查裝置氣密性后裝入藥品；打開分液漏斗活塞，②①④③（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(yàn)其純度
③關(guān)閉分液漏斗活塞    ④停止加熱，充分冷卻
（3）為了確認(rèn)進(jìn)入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，應(yīng)在B、C之間再接一裝置，該裝置中加入的試劑是：無水硫酸銅．
（4）甲同學(xué)設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，測定上述實(shí)驗(yàn)中得到的氫化鈣的純度．請完善下列實(shí)驗(yàn)步驟．
①樣品稱量  ②加入Na₂CO₃溶液（填化學(xué)式），攪拌、過濾  ③洗滌（填操作名稱）④烘干（填操作名稱）  ⑤稱量碳酸鈣
（5）乙同學(xué)利用圖2裝置測定上述實(shí)驗(yàn)中得到的氫化鈣的純度．他稱取46mg 所制得的氫化鈣樣品，記錄開始時注射器活栓停留在10.00mL刻度處，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，活栓最終停留在57.04mL刻度處．（上述氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）
試通過計算求樣品中氫化鈣的純度：91.3%．
（6）請你再設(shè)計一種氫化鈣純度的測定方法：稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡（反應(yīng)完全），然后將溶液蒸發(fā)得到氯化鈣固體（m₂g），根據(jù)m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度．

Answer 1

分析 （1）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，H₂在發(fā)生加熱反應(yīng)之前需要干燥，一般用無水氯化鈣，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置；
（2）有氣體參加加熱或燃燒的反應(yīng)需要首先驗(yàn)純，實(shí)驗(yàn)完畢后先熄火、冷卻，再停止氣體生成，防止倒吸發(fā)生爆炸；
（3）檢驗(yàn)是否干燥用無水硫酸銅，因?yàn)闊o水硫酸銅遇水變藍(lán)色現(xiàn)象很明顯；
（4）從最終稱量碳酸鈣可知，應(yīng)加入碳酸鹽溶液，使CaH₂反應(yīng)的同時得到碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)過濾、洗滌、烘干、稱量，確定純度；
（5）由注射器D開始時活塞停留在10mL刻度處，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，活塞最終停留57.04mL刻度處，可知生成氫氣：57.04mL-10mL=47.04mL，所以氫氣的質(zhì)量為：$\frac{0.04704L}{22.4L/mol}$×2g/mol=0.0042g=4.2mg，設(shè)混合物中氫化鈣的質(zhì)量為x，生成氫氣質(zhì)量為y，則鈣的質(zhì)量為46mg-x，鈣與水反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量為4.2mg-y，根據(jù)方程式CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑、Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑，列方程計算x、y的值，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計算；
（6）稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡（反應(yīng)完全），然后將溶液蒸發(fā)得到氯化鈣固體（m₂g），根據(jù)m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度．

解答 解：（1）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，H₂在發(fā)生加熱反應(yīng)之前需要干燥，一般用無水氯化鈣，故裝置B的作用是：除去氫氣中的水蒸氣，裝置D的作用是：防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置，
故答案為：除去氫氣中的水蒸氣；防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置；
（2）有氣體參加加熱或燃燒的反應(yīng)需要首先驗(yàn)純，實(shí)驗(yàn)完畢后先熄火、冷卻，再停止氣體生成，防止倒吸發(fā)生爆炸，故正確的操作順序?yàn)椋孩冖佗堍郏?br />故答案為：②①④③；
（3）檢驗(yàn)是否干燥用無水硫酸銅，因?yàn)闊o水硫酸銅遇水變藍(lán)色現(xiàn)象很明顯，
故答案為：無水硫酸銅；
（4）從最終稱量碳酸鈣可知，應(yīng)加入碳酸鈉溶液，使CaH₂反應(yīng)的同時得到碳酸鈣沉淀，然后經(jīng)過濾、洗滌、烘干、稱量，確定純度，
故答案為：Na₂CO₃；洗滌；烘干；
（5）由注射器D開始時活塞停留在10mL刻度處，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，活塞最終停留57.04mL刻度處，可知生成氫氣：57.04mL-10mL=47.04mL，所以氫氣的質(zhì)量為：$\frac{0.04704L}{22.4L/mol}$×2g/mol=0.0042g=4.2mg，設(shè)混合物中氫化鈣的質(zhì)量為x，生成氫氣質(zhì)量為y，則鈣的質(zhì)量為46mg-x，鈣與水反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量為4.2mg-y，則：
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                                      4
X                                      Y
所以42：4=x：y，整理的y=$\frac{2x}{21}$
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                               2
46mg-x                  4.2mg-y
所以40：2=（46mg-x）：（4.2mg-y），將y=$\frac{2x}{21}$代入，解得x=42mg，所以樣品中氫化鈣的純度為：$\frac{42mg}{46mg}$×100%=91.30%，
故答案為：91.30%；
（6）稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡（反應(yīng)完全），然后將溶液蒸發(fā)得到氯化鈣固體（m₂g），根據(jù)m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度，
故答案為：稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡（反應(yīng)完全），然后將溶液蒸發(fā)得到氯化鈣固體（m₂g），根據(jù)m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度．

點(diǎn)評 本題以氫化鈣制備為載體，考查實(shí)驗(yàn)基本技能與操作、對好題中的信息的利用、對實(shí)驗(yàn)裝置的理解分析、物質(zhì)分離提純、化學(xué)計算、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計等，本題測重基本實(shí)驗(yàn)操作能力考查，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．