Question

【題目】氫化鈣（CaH2）是一種常用的儲氫材料，也是登山運動員常用的能源提供劑，某研究性學習小組模擬生產企業制取氫化鈣． 【查閱資料】
Ⅰ白色的無水硫酸銅粉末吸水后會變藍；
Ⅱ堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物；
Ⅲ鈣、氫化鈣遇水立即發生劇烈反應：Ca+2H2O=Ca（OH）2+H2↑；CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑；
Ⅳ鈣能燃燒生成氧化鈣；氫化鈣能燃燒生成氧化鈣和水．
【實驗原理】
用鋅粒和稀硫酸反應制得干燥、純凈的氫氣，再與金屬鈣在加熱的條件下直接化合，即可制得CaH2 ．
（1）同學們設計了以下實驗裝置：
請回答：
①裝置A中發生反應的化學方程式為；為了實驗安全，點燃C裝置酒精燈前應先；
②上圖1裝置B中裝有無水氯化鈣，其作用是干燥H2 ， 若要證明進入C裝置中的氫氣已經干燥，在B、C之間應連接圖2中的（選填：①或②）裝置；
③圖1裝置D中濃硫酸的作用是；
（2）【進行實驗）過程略 【驗證產物】略
【實驗拓展】定性實驗用化學方法鑒別Ca與CaH2 ， 完成下表中內容．

實驗步驟	預期現象和結論
取少量固體樣品，在干燥條件下與氧氣反應，將 其產物通入裝有無水硫酸銅的干燥管；

（3）定量實驗：測定Ca和CaH2混合物中CaH2的質量分數．
①取m1g樣品與水完全反應，利用如圖3裝置測定生成的氣體體積時，在時進行收集（選填字母）；
a．剛開始有氣泡時 b．氣泡連續均勻冒出時 C．氣體經過驗純
②按圖3實驗裝置進行測定時，甲同學發現，即使氣密性良好，操作正確，測得的氣體體積還是偏大，可能原因是；（寫出任一點即可）
③乙同學將實驗裝置改進為如圖4（固定裝置省略）所示，調整水準管高度，使量氣裝置兩邊的液面保持在同一水平面上，讀取量氣管中液面所示刻度為10.0mL．將Y形管慢慢傾斜，直至A中的水全部倒入B中，與樣品混合反應，待反應結束后，冷卻至室溫，再次調節量氣管與水準管液面相平，讀取量氣管中液面所示刻度為98.9mL．已知該實驗條件下，氫氣的密度為0.09mg/mL．樣品中氫化鈣的質量分數為；（結果精確到0.1%）
（4）【反思與交流】 登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優點是氫化鈣是固體，攜帶方便．既然金屬鈣與水反應也能生成氫氣，為什么還要將金屬鈣制備成氫化鈣呢？你的觀點是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；在E導管口收集氫氣進行驗純或先通一會兒氫氣；②；防止空氣中的水蒸汽進入C中
（2）若觀察到無水硫酸銅變藍色，證明是氫化鈣，反之是鈣（其他合理答案同樣給分）
（3）a；因液體加入引起氣體排出（或反應放熱氣體溫度升高，體積膨脹引起氣體排出），導致氣體體積測定變大；66.3%
（4）等質量的鈣和CaH2與水完全反應，CaH2產生的氫氣多
【解析】解：（1）①裝置A中，是鋅粒與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣．對應的化學方程式為 Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；由于氫氣具有可燃性，為防止使用過程因為裝置內有空氣（氧氣）而導致氫氣爆炸，所以在點燃C裝置酒精燈前應先在E導管口收集氫氣進行驗純或先通一會兒氫氣；②上圖1裝置B中裝有無水氯化鈣，其作用是干燥H2 ， 檢驗水蒸氣應該使用無水硫酸銅，所以若要證明進入C裝置中的氫氣已經干燥，在B、C之間應連接圖2中的 ②裝置；③圖1裝置D中濃硫酸的作用是 防止空氣中的水蒸汽進入C中；【實驗拓展】（2）由于“鈣能燃燒生成氧化鈣；氫化鈣能燃燒生成氧化鈣和水“，所以 鑒定鈣或者碳化鈣，可以借助點燃固體檢驗對應物質是否含水，所以有如下的實驗：

實驗步驟	預期現象和結論
取少量固體樣品，在干燥條件下與氧氣反應，將 其產物通入裝有無水硫酸銅的干燥管；	若觀察到無水硫酸銅變藍色，證明是氫化鈣，反之是鈣

；（3）定量實驗：測定Ca和CaH2混合物中CaH2的質量分數．①取m1g樣品與水完全反應，利用如圖3裝置測定生成的氣體體積時，由于生成的氣體占有體積，所以從開始就應該收集，而不是強調達到一定純度才可以收集，所以選：a．②按圖3實驗裝置進行測定時，由于滴入的液體是有體積的，滴入后導致右側的體積變大，同時無論是鈣還是氫化鈣和水反應都有熱量放出，導致氣體體積膨脹，都會影響結果，所以，即使氣密性良好，操作正確，測得的氣體體積還是偏大．③反應前讀取量氣管中液面所示刻度為10.0mL，反應后讀取量氣管中液面所示刻度為98.9mL，則生成的氫氣的體積為99.9mL﹣10.0mL=88.9mL．已知該實驗條件下，氫氣的密度為0.09mg/mL．則生成的氫氣的質量為88.9mL×0.09mg/mL≈8mg．
設氫化鈣的質量為x，則鈣的質量為100mg﹣x．
Ca+2H2O=Ca（OH）2+H2↑；
40 2
100mg﹣x
CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑；
42 4
x
+ =8mg
x≈66.3mg
樣品中氫化鈣的質量分數為 ×100%=66.3%；
【反思與交流】（4）設鈣和CaH2的質量均為ag．鈣對應的氫氣的質量為x，氫化鈣對應的氫氣為y．

Ca+2H2O=Ca（OH）2+	H2↑
40	2
ag	x

=
x=

CaH2+2H2O=Ca（OH）2+	2H2↑
42	4
Ag	y

=
y= ag
可見x＜y
即：等質量的鈣和CaH2與水完全反應，CaH2產生的氫氣多．
所以答案是：（1）①Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；在E導管口收集氫氣進行驗純或先通一會兒氫氣；②②；③防止空氣中的水蒸汽進入C中；（2）若觀察到無水硫酸銅變藍色，證明是氫化鈣，反之是鈣（其他合理答案同樣給分）；（3）①a；②因液體加入引起氣體排出（或反應放熱氣體溫度升高，體積膨脹引起氣體排出），導致氣體體積測定變大；③66.3%；（4）等質量的鈣和CaH2與水完全反應，CaH2產生的氫氣多．
【考點精析】本題主要考查了氫氣的制取和檢驗和書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式的相關知識點，需要掌握氫氣的實驗室制法原理：Zn + H2SO4 = ZnSO4 +H2↑；Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2↑不可用濃鹽酸的原因 濃鹽酸有強揮發性 ；不可用濃硫酸或硝酸的原因 濃硫酸和硝酸有強氧化性；注意：a、配平 b、條件 c、箭號才能正確解答此題．