Question

14．氫化鈣（CaH₂）固體是一種儲氫材料，是登山運動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鈣遇水立即發生劇烈反應生成氫氧化鈣和氫氣．
③氫化鈣要密封保存，遇水反應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．某化學興趣小組設計的制取裝置如圖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閉后，往分液漏斗中加入適量的水，用手指堵住裝置D的導管口，打開活塞，若氣密性良好，可觀察到分液漏斗內的液面幾乎不下降．
【產品的定量測定】
通過上述方法制得的氫化鈣樣品中常混有未完全反應的鈣
（其余可能的雜質忽略不計）．樣品純度的測定步驟如下：
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調整水準管高度，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據為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反應結束，冷卻至室溫，再次讀取液面所在刻度數據為110.0mL．
回答下列問題：
（5）如何判斷樣品與水完全反應：量氣管中液面不再變化．
（6）反應生成氫氣的體積為100.0mL．
（7）已知該實驗條件下，氫氣的密度為0.09mg/mL．樣品中氫化鈣的純度為88.4%．（結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）依據鋅粒與稀鹽酸反應原理書寫方程式；
（2）根據堿石灰的成分和其中物質的性質分析解答；
（3）依據反應物、生成物和反應條件書寫方程式；
（4）根據檢查裝置氣密性的方法和題目要求分析解答；
（5）根據裝置特點和氫化鈣與水反應生成氫氣進行分析；
（6）氫氣的體積等于反應前后液面差；
（7）依據氫氣的質量=氫氣的體積×氫氣的密度求出氫氣的質量，再結合氫化鈣與水反應方程式及鈣與水反應方程式，求出氫化鈣的質量，進而計算樣品中氫化鈣的純度．

解答 解：（1）鋅粒與稀鹽酸反應生成氯化鋅和氫氣，反應的方程式是：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
故答案為：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，氫氧化鈉可作干燥劑，且與鹽酸能反應，所以該裝置的作用是吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體；
故答案為：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；
故答案為：Ca+H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂；
（4）要檢查該套裝置的氣密性，可以將活塞關閉后，往分液漏斗中加入適量的水，然后用手指堵住裝置D的導管口，打開活塞，觀察分液漏斗內的液面變化判斷裝置是否漏氣；
故答案為：將活塞關閉后，往分液漏斗中加入適量的水，用手指堵住裝置D的導管口，打開活塞，若氣密性良好，可觀察到分液漏斗內的液面幾乎不下降；（合理答案均可）
（5）由于氫化鈣與水反應生成氫氣，所以判斷樣品與水是否完全反應，可以觀察右邊的量氣管中液面，若不再變化，則已完全反應；
故答案為：量氣管中液面不再變化（合理答案均可）；
（6）氫氣的體積等于反應前后液面差，為：110.0mL-10.0mL=100.0mL；
故答案為：100.0；
（7）反應生成氫氣的質量是：100.0mL×0.09mg/mL=9mg
設樣品中氫化鈣的質量是X，生成氫氣質量為Y，則鈣的質量為100mg-X，鈣與水反應生成氫氣質量為9mg-Y則
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                    4
X                     Y
$\frac{42}{X}=\frac{4}{Y}$，解得Y=$\frac{2X}{21}$
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                 2
100mg-X           9mg-Y
根據：$\frac{40}{100mg-X}=\frac{2}{9mg-Y}$
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：88.4%．

點評 本題考查內容全面而綜合，解答時要根據相關知識細心分析解答，尤其是計算題，能很好的考查學生對知識的掌握和應用能力．