Question

（2013?衡陽）氫化鈣（CaH₂）固體是登山隊員常用的能源提供劑．某化學興趣小組擬用如圖1所示的裝置制備氫化鈣，其反應的化學方程式為：Ca+H₂

△   .

CaH₂．
（1）CaH₂中鈣和氫元素的化合價分別為

+2、-1

，裝置中的無水氯化鈣干燥裝置也可用

堿石灰

來代替．
（2）利用該裝置進行實驗，步驟如下：檢查裝置的氣密性后裝入藥品，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加熱反應一段時間 ②收集氣體并檢驗其純度 ③關閉分液漏斗活塞 ④停止加熱，充分冷卻
（3）為了確認進入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，應在B、C之間再連接一裝置X，裝置X中加入的試劑是

無水硫酸銅

．若氫氣未充分干燥，裝置X中的現(xiàn)象為

固體變藍色

．
（4）為了測量上述實驗中制得的氫化鈣的純度，該小組稱取mg所制得樣品，按如圖2所示裝置進行測定．旋開分液漏斗活塞，反應結束后充分冷卻，注射器活塞由反應前的V₁mL刻度處變化到V₂mL刻度處（V₂＜V₁，氣體密度為dg/mL）
①橡膠管的作用為：a．

平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓

；b．

便于水流下

．
②旋開分液漏斗活塞后，除發(fā)生CaH₂+H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑的反應外，還最有可能發(fā)生的反應為

Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑

．
③用w表示氫化鈣的純度，請用一個等式表示出d、V₁、V₂和w之間的關系

2mw

21

+

m(1-w)

20

═（V₂-V₁）×d

．
④該小組乙同學認為去掉連接的注射器，也要計算出氫化鈣的純度．他同樣稱取mg樣品，加入燒瓶中后稱取反應前的質量為m₁g，反應后的質量為m₂g．乙同學表示出的m，m₁，m₂和w之間的關系的等式為

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化合價原則和堿石灰的吸水性分析回答；
（2）根據(jù)氫氣是一種可燃性的氣體與空氣的混合氣體在點燃時易發(fā)生要爆炸分析實驗的操作順序；
（3）根據(jù)無水硫酸銅能與水結合生藍色的硫酸銅晶體分析；
（4）①根據(jù)橡膠管能將分液漏斗和燒杯聯(lián)通分析作用；
②根據(jù)鈣是較活潑的金屬能與水反應分析；
③根據(jù)氫氣的體積和密度求出氫氣的質量，根據(jù)氫化鈣與水反應的方程式，由氫氣的質量，求出氫化鈣的質量再求出氫化鈣的純度．
④根據(jù)質量守恒動裝置減少的質量就是生成的氫氣的質量，有上述計算可找出m，m₁，m₂和w之間的關系．

解答：解：（1）在CaH₂中鈣和氫元素的化合價分別為+2，-1，由于堿石灰有吸水性，裝置中的無水氯化鈣干燥裝置也可用堿石灰來代替；
（2）由于氫氣是一種可燃性的氣體與空氣的混合氣體在點燃時易發(fā)生要爆炸．所以，實驗時，應打開分液漏斗活塞，使氫化鈣與水反應生成氫氣，收集氫氣并檢驗其純度，再通入一會兒排凈裝置中的空氣，加熱反應一段時間，等反應完成后停止加熱，充分冷卻．最后，關閉分液漏斗活塞．所以，正確的順序是：②①④③；
（3）由于無水硫酸銅能與水結合生藍色的硫酸銅晶體．所以，為了確認進入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，應在B、C之間再連接一裝置X，裝置X中加入的試劑是無水硫酸銅，若氫氣未充分干燥，裝置X中的現(xiàn)象為固體變藍色；
（4）①由于橡膠管能將分液漏斗和燒杯聯(lián)通，所以起到的作用是：a．平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓；b．便于水流下；
②由于鈣是較活潑的金屬能與水反應，所以，可能發(fā)生的反應有：Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；
③氫氣的質量為：（V₂mL-V₁mL）×dg/mL=（V₂-V₁）×dg
設氫化鈣與水反應生成的氫氣的質量為x
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                   4
mg×w                x
  

42

4

=

mg×w

x

   解得：x=

2mw

21

g
設鈣與水反應生成的氫氣的質量為y
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；
40                 2
mg（1-w）            y

40

2

=

mg(1-w)

y

   解得：y=

m(1-w)

20

g
所以：

2mw

21

g+

m(1-w)

20

g═（V₂-V₁）×dg  

2mw

21

+

m(1-w)

20

=（V₂-V₁）×d
④由質量守恒定律可知，生成氫氣的質量為：m₁g-m₂g
由上述計算可知：

2mw

21

g+

m(1-w)

20

g=m₁g-m₂g
所以：

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂
故答為：（1）+2、-1，堿石灰；（2）②①④③；（3）無水硫酸銅，固體變藍；（4）①a．平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓；b．便于水流下；②Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；③

2mw

21

+

m(1-w)

20

=（V₂-V₁）×d；④

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂．

點評：本題是將實驗和計算結合在一起綜合題型．在計算是要注意，產(chǎn)生的氫氣一部分來自氫化鈣與水反應生成的，另一部分來自鈣與水反應反應生成的．