Question

2．氫化鈣（CaH₂）固體是一種儲(chǔ)氫材料，是登山運(yùn)動(dòng)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】
氫化鈣通常用氫氣與鈣加熱制得．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)的制取裝置如圖（1）所示（固定裝置省略）．
回答下列問題：

（1）裝置A中制取氫氣的化學(xué)方程式為Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
（2）裝置B的作用是吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體．
（3）裝置C中制取氫化鈣的化學(xué)方程式為Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂．
（4）若不改變溫度，整套裝置氣密性的檢查方法是將活塞關(guān)閉后，往分液漏斗中加入適量的水，用手指堵住裝置D的導(dǎo)管口，打開活塞，若氣密性良好，可觀察到分液漏斗內(nèi)的液面幾乎不下降．
【產(chǎn)品的定量測(cè)定】
通過上述方法制得的氫化鈣樣品中常混有未完全反應(yīng)的鈣（其余可能的雜質(zhì)忽略不計(jì)）．樣品純度的測(cè)定步驟如下：
①檢查裝置氣密性，裝入藥品，按圖（2）（固定裝置省略）所示連接儀器．
②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10.0mL．
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，再次讀取液面所在刻度數(shù)據(jù)為110.0mL．
回答下列問題：
（5）如何判斷樣品與水完全反應(yīng)？量氣管中液面不再變化．
（6）反應(yīng)生成氫氣的體積為100mL．
（7）已知該實(shí)驗(yàn)條件下，氫氣的密度為0.09mg/mL．
樣品中氫化鈣的純度為88.4%．（結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)原理書寫方程式；
（2）根據(jù)堿石灰的成分和其中物質(zhì)的性質(zhì)分析解答；
（3）依據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書寫方程式；
（4）根據(jù)檢查裝置氣密性的方法和題目要求分析解答；
（5）根據(jù)裝置特點(diǎn)和氫化鈣與水反應(yīng)生成氫氣進(jìn)行分析；
（6）氫氣的體積等于反應(yīng)前后液面差；
（7）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)合氫化鈣與水反應(yīng)方程式及鈣與水反應(yīng)方程式，求出氫化鈣的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算樣品中氫化鈣的純度．

解答 解：（1）鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣，反應(yīng)的方程式是：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）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；
（3）鈣和氫氣在加熱的條件下生成氫化鈣，方程式是Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂；
（4）要檢查該套裝置的氣密性，可以將活塞關(guān)閉后，往分液漏斗中加入適量的水，然后用手指堵住裝置D的導(dǎo)管口，打開活塞，觀察分液漏斗內(nèi)的液面變化判斷裝置是否漏氣；
（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；
故答案為：100.0；
（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
$\frac{42}{X}$=$\frac{4}{Y}$
Y=$\frac{2X}{21}$
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                 2
100mg-X           9mg-Y
$\frac{40}{100mg-X}$=$\frac{2}{9mg-Y}$
將Y=$\frac{2X}{21}$代入，解得X=88.4mg
所以樣品中氫化鈣的純度為：$\frac{88.4mg}{100mg}$×100%=88.4%；
故答案為：（1）Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體；
（3）Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂；
（4）將活塞關(guān)閉后，往分液漏斗中加入適量的水，用手指堵住裝置D的導(dǎo)管口，打開活塞，若氣密性良好，可觀察到分液漏斗內(nèi)的液面幾乎不下降；
（5）量氣管中液面不再變化；
（6）100.0；
（7）88.4%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查內(nèi)容全面而綜合，解答時(shí)要根據(jù)相關(guān)知識(shí)細(xì)心分析解答，尤其是計(jì)算題，能很好的考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和應(yīng)用能力．