Question

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1是模擬制取裝置：

（1）裝置B的作用是                     ；裝置D的作用是                     ；
（2）利用圖1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，                            （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：               。
（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________溶液（填化學式），攪拌、過濾；③________（填操作名稱）；④_______  （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46 mg 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：                          。
（6）請你再設計一種氫化鈣純度的測定方法：                                             。

Answer 1

（1）除去氫氣中的水蒸氣；防止空氣中的水蒸氣進入C裝置（2）②①④③（3）無水硫酸銅 （或其他合理答案）（4）Na₂CO₃（K₂CO₃或其他合理答案）洗滌 烘干（干燥）（5）91.3％ （2分）（6）稱取一定量的樣品（m₁ g），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(m₂ g)，根據m₁、m₂即可得到氫化鈣的純度。（或其他合理答案）

試題分析：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。（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=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=
Ca+2H₂O═Ca(OH)₂+H₂↑
40                2
46mg-x        4.2mg-y
所以40：2=（46mg-x）：（4.2mg-y），將y=代入，解得x=42mg，所以樣品中氫化鈣的純度為：×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。