Question

4．氫化鈣（CaH₂）固體是登山運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)生反應生成氫氧化鈣和氫氣，氫化鈣在一定條件下與氧氣反應生成的產(chǎn)物不只一種．氫化鈣通常用氫氣與金屬鈣加熱制取，如圖1是模擬制取裝置．

請回答下列問題：
（1）利用上述裝置制取氫化鈣時按氣流方向連接順序為（填儀器接口的字母編號）．
i→e→f→d→c→j（或k）→k（或j）→a
（2）裝有無水氯化鈣裝置的作用是干燥氫氣．
（3）根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞；BADC（請按正確的順序填入下列步驟的標號）．
A、加熱反應一段時間    B、收集氣體并檢驗其純度
C、關(guān)閉分液漏斗活塞    D、停止加熱，充分冷卻
（4）甲同學設計了一個實驗，測定上述實驗中得到的氫化鈣的純度．請完善下列實驗步驟：
①樣品稱量；
②加入Na₂CO₃溶液（填化學式），攪拌；
③過濾（填操作名稱）；洗滌；干燥
④稱量碳酸鈣．
（5）利用上述題目中給出的裝置（試劑可另選）設計實驗，用化學方法證明產(chǎn)物中含有氫化鈣，寫出實驗簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象取適量氫化鈣，在氧氣中燃燒，用無水硫酸銅檢驗生成物，若固體變藍，說明是氫化鈣．
（6）乙同學利用圖2所示裝置測定上述實驗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lO.00mL刻度處，反應結(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準狀況下測定）．試通過計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：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氫氣中含有水蒸氣，通過無水氯化鈣進行干燥，在裝置中和鈣進行反應Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，生成氫化鈣，因氫化鈣遇水立即反應生成氫氧化鈣和氫氣，所以要防止空氣中的水蒸氣玻璃管中．
（1）一般制備純凈干燥的氣體的實驗裝置的順序為：制備裝置→除雜裝置→干燥裝置等；
（2）氫氣中含有水蒸氣，通過無水氯化鈣進行干燥；
（3）有氣體參加加熱或燃燒的反應需要首先驗純，實驗完畢后先熄火、冷卻，再停止氣體生成，防止倒吸發(fā)生爆炸；
（4）從最終稱量碳酸鈣可知，應加入碳酸鹽溶液，使CaH₂反應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）CaH₂可以和氧氣在加熱條件下反應生成水，可用無水硫酸銅檢驗，現(xiàn)象是白色變?yōu)樗{色；
（6）由注射器D開始時活塞停留在10mL刻度處，反應結(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)量分數(shù)定義計算．

解答 解：（1）鈣屬于極活潑的金屬，極易與水反應生成氫氧化鈣和氫氣，而制備的氫氣中會混有水蒸氣和氯化氫，所以在與鈣化合之前需要除雜和干燥，分別選用試劑是氫氧化鈉和濃硫酸；同時為防止空氣中水蒸氣進入，最后還需要連接干燥管，所以正確的順序為：i→e→f→d→c→j（或k）→k（或j）→a；
故答案為：i→e→f→d→c→j（或k）→k（或j）→a；
（2）裝有無水氯化鈣裝置的作用是干燥氫氣，故答案為：干燥氫氣；
（3）有氣體參加加熱或燃燒的反應需要首先驗純，實驗完畢后先熄火、冷卻，再停止氣體生成，防止倒吸發(fā)生爆炸，故正確的操作順序為：BADC，
故答案為：BADC；
（4）從最終稱量碳酸鈣可知，應加入碳酸鈉溶液，使CaH₂反應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；過濾；
（5）取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反應，將反應氣相產(chǎn)物通過裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察到白色變?yōu)樗{色證明為氫化鈣，
故答案為：取適量氫化鈣，在氧氣中燃燒，用無水硫酸銅檢驗生成物，若固體變藍，說明是氫化鈣；
（6）由注射器D開始時活塞停留在10mL刻度處，反應結(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%．

點評 本題以氫化鈣制備為載體，考查實驗基本技能與操作、對題中的信息的利用、對實驗裝置的理解分析、物質(zhì)分離提純、化學計算、實驗方案設計等，是對學生綜合能力的考查，題目難度中等．