Question

（2013?衡陽）氫化鈣（CaH₂）固體是登山隊員常用的能源提供劑．某化學興趣小組擬用如圖1所示的裝置制備氫化鈣，其反應的化學方程式為：Ca+H₂

△   .

CaH₂．
（1）CaH₂中鈣和氫元素的化合價分別為

+2、-1

，裝置中的無水氯化鈣干燥裝置也可用

堿石灰

來代替．
（2）利用該裝置進行實驗，步驟如下：檢查裝置的氣密性后裝入藥品，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之間再連接一裝置X，裝置X中加入的試劑是

無水硫酸銅

．若氫氣未充分干燥，裝置X中的現象為

固體變藍色

．
（4）為了測量上述實驗中制得的氫化鈣的純度，該小組稱取mg所制得樣品，按如圖2所示裝置進行測定．旋開分液漏斗活塞，反應結束后充分冷卻，注射器活塞由反應前的V₁mL刻度處變化到V₂mL刻度處（V₂＜V₁，氣體密度為dg/mL）
①橡膠管的作用為：a．

平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓

；b．

便于水流下

．
②旋開分液漏斗活塞后，除發生CaH₂+H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑的反應外，還最有可能發生的反應為

Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑

．
③用w表示氫化鈣的純度，請用一個等式表示出d、V₁、V₂和w之間的關系

2mw

21

+

m(1-w)

20

═（V₂-V₁）×d

．
④該小組乙同學認為去掉連接的注射器，也要計算出氫化鈣的純度．他同樣稱取mg樣品，加入燒瓶中后稱取反應前的質量為m₁g，反應后的質量為m₂g．乙同學表示出的m，m₁，m₂和w之間的關系的等式為

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂

．

Answer 1

分析：（1）根據化合價原則和堿石灰的吸水性分析回答；
（2）根據氫氣是一種可燃性的氣體與空氣的混合氣體在點燃時易發生要爆炸分析實驗的操作順序；
（3）根據無水硫酸銅能與水結合生藍色的硫酸銅晶體分析；
（4）①根據橡膠管能將分液漏斗和燒杯聯通分析作用；
②根據鈣是較活潑的金屬能與水反應分析；
③根據氫氣的體積和密度求出氫氣的質量，根據氫化鈣與水反應的方程式，由氫氣的質量，求出氫化鈣的質量再求出氫化鈣的純度．
④根據質量守恒動裝置減少的質量就是生成的氫氣的質量，有上述計算可找出m，m₁，m₂和w之間的關系．

解答：解：（1）在CaH₂中鈣和氫元素的化合價分別為+2，-1，由于堿石灰有吸水性，裝置中的無水氯化鈣干燥裝置也可用堿石灰來代替；
（2）由于氫氣是一種可燃性的氣體與空氣的混合氣體在點燃時易發生要爆炸．所以，實驗時，應打開分液漏斗活塞，使氫化鈣與水反應生成氫氣，收集氫氣并檢驗其純度，再通入一會兒排凈裝置中的空氣，加熱反應一段時間，等反應完成后停止加熱，充分冷卻．最后，關閉分液漏斗活塞．所以，正確的順序是：②①④③；
（3）由于無水硫酸銅能與水結合生藍色的硫酸銅晶體．所以，為了確認進入裝置C的氫氣已經干燥，應在B、C之間再連接一裝置X，裝置X中加入的試劑是無水硫酸銅，若氫氣未充分干燥，裝置X中的現象為固體變藍色；
（4）①由于橡膠管能將分液漏斗和燒杯聯通，所以起到的作用是：a．平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓；b．便于水流下；
②由于鈣是較活潑的金屬能與水反應，所以，可能發生的反應有：Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；
③氫氣的質量為：（V₂mL-V₁mL）×dg/mL=（V₂-V₁）×dg
設氫化鈣與水反應生成的氫氣的質量為x
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                   4
mg×w                x
  

42

4

=

mg×w

x

   解得：x=

2mw

21

g
設鈣與水反應生成的氫氣的質量為y
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；
40                 2
mg（1-w）            y

40

2

=

mg(1-w)

y

   解得：y=

m(1-w)

20

g
所以：

2mw

21

g+

m(1-w)

20

g═（V₂-V₁）×dg  

2mw

21

+

m(1-w)

20

=（V₂-V₁）×d
④由質量守恒定律可知，生成氫氣的質量為：m₁g-m₂g
由上述計算可知：

2mw

21

g+

m(1-w)

20

g=m₁g-m₂g
所以：

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂
故答為：（1）+2、-1，堿石灰；（2）②①④③；（3）無水硫酸銅，固體變藍；（4）①a．平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓；b．便于水流下；②Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；③

2mw

21

+

m(1-w)

20

=（V₂-V₁）×d；④

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂．

點評：本題是將實驗和計算結合在一起綜合題型．在計算是要注意，產生的氫氣一部分來自氫化鈣與水反應生成的，另一部分來自鈣與水反應反應生成的．