Question

7．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，一旦接觸到水就發生反應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入C裝置；
（2）利用圖實驗裝置進行實驗，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，②①④③（請按正確的順序填入下列步驟的序號）．
①加熱反應一段時間       ②收集氣體并檢驗其純度
③關閉分液漏斗活塞       ④停止加熱，充分冷卻
（3）為了確認進入裝置C的氫氣已經干燥，應在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）甲同學設計一個實驗，測定上述實驗中得到的氫化鈣的純度（雜質中不含鈣元素．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、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）乙同學利用注射器測量氫化鈣和水反應氫氣體積的方法，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10.00mL刻度處，反應結束后充分冷卻，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：91.30%．
（6）請你再設計一種氫化鈣純度的測定方法：稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡，然后將溶液蒸發得到氯化鈣固體（m₂g），根據m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度．

Answer 1

分析 （1）氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發生反應生成氫氧化鈣和氫氣，H₂在發生加熱反應之前需要干燥，一般用無水氯化鈣，防止空氣中的水蒸氣進入C裝置；
（2）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，防止倒吸發生爆炸；
（3）檢驗是否干燥用無水硫酸銅，因為無水硫酸銅遇水變藍色現象很明顯；
（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，然后經過濾、洗滌、烘干、稱量，確定純度；
（5）由注射器D開始時活塞停留在10mL刻度處，反應結束后充分冷卻，活塞最終停留57.04mL刻度處，可知生成氫氣：57.04mL-10mL=47.04mL，所以氫氣的質量為：$\frac{0.04704L}{22.4L/mol}$×2g/mol=0.0042g=4.2mg，設混合物中氫化鈣的質量為x，生成氫氣質量為y，則鈣的質量為46mg-x，鈣與水反應生成氫氣質量為4.2mg-y，根據方程式CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑、Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑，列方程計算x、y的值，再根據質量分數定義計算；
（6）稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡（反應完全），然后將溶液蒸發得到氯化鈣固體（m₂g），根據m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度．

解答 解：（1）氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發生反應生成氫氧化鈣和氫氣，H₂在發生加熱反應之前需要干燥，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入C裝置；
（2）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，防止倒吸發生爆炸，故正確的操作順序為：②①④③，
故答案為：②①④③；
（3）檢驗是否干燥用無水硫酸銅，因為無水硫酸銅遇水變藍色現象很明顯，
故答案為：無水硫酸銅；
（4）從最終稱量碳酸鈣可知，應加入碳酸鈉溶液，使CaH₂反應的同時得到碳酸鈣沉淀，然后經過濾、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開始時活塞停留在10mL刻度處，反應結束后充分冷卻，活塞最終停留57.04mL刻度處，可知生成氫氣：57.04mL-10mL=47.04mL，所以氫氣的質量為：$\frac{0.04704L}{22.4L/mol}$×2g/mol=0.0042g=4.2mg，設混合物中氫化鈣的質量為x，生成氫氣質量為y，則鈣的質量為46mg-x，鈣與水反應生成氫氣質量為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%；
（6）稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡（反應完全），然后將溶液蒸發得到氯化鈣固體（m₂g），根據m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度，
故答案為：稱取一定量的樣品（m₁g），加入鹽酸溶液至不再冒氣泡（反應完全），然后將溶液蒸發得到氯化鈣固體（m₂g），根據m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度．

點評 本題以氫化鈣制備為載體，考查實驗基本技能與操作、對好題中的信息的利用、對實驗裝置的理解分析、物質分離提純、化學計算、實驗方案設計等，本題測重基本實驗操作能力考查，是對學生綜合能力的考查，難度中等．