Question

7．氫化鈣（CaH₂）固體是登山運(yùn)動(dòng)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(qǐng)按正確的順序填入下列步驟的序號(hào)）．
①加熱反應(yīng)一段時(shí)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(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)中得到的氫化鈣的純度．請(qǐng)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(cè)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(shí)注射器活栓停留在10.00mL刻度處，經(jīng)過一定的操作，讓反應(yīng)完全進(jìn)行后充分冷卻，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(cè)定）試通過計(jì)算求樣品中氫化鈣的純度：91.3%．

Answer 1

分析 氫化鈣的制備：鋅和稀硫酸反應(yīng)：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氫氣中含有水蒸氣，通過無水氯化鈣進(jìn)行干燥，在裝置C中和鈣進(jìn)行反應(yīng)Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，生成氫化鈣，因氫化鈣遇水立即反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，所以D防止空氣中的水蒸氣進(jìn)行C中．
（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(shí)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(shí)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(jì)算x、y的值，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算．

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(shí)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(shí)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：91.3%．

點(diǎn)評(píng) 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(duì)題中的信息的利用、對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的理解分析、物質(zhì)分離提純、化學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．