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。

【資料在線】

Ⅰ．金屬鈣的活動性很強，遇水立刻劇烈反應生成氫氧化鈣，同時產生一種氣體。

Ⅱ．氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發生反應，放出氫氣。

Ⅲ．用氫氣與金屬鈣加熱的方法可制得氫化鈣。

Ⅳ．白色的無水硫酸銅粉末吸水后會變藍。

Ⅴ．堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，堿石灰和無水氯化鈣都可以吸收水分。

【探究一：定性分析】

（1）對于“金屬鈣與水反應生成的氣體”有如下猜想： 甲：氧氣，乙： 氫氣

你支持________________（填“甲”、“乙”）觀點，理由是__________________。

（2）CaH2中氫元素的化合價是____________，寫出CaH2與水反應的化學方程式__________。

（3）實驗室可用氫氣與金屬鈣加熱可得到氫化鈣，以下是反應裝置圖。

裝置A是實驗室制取氫氣的裝置，請寫出其中反應的化學方程式______________， 裝置B 中裝有無水氯化鈣，其作用是_______________________，若要證明進入C 裝置中的氫氣已經干燥，則應該在B、C之間連接右圖中的哪個裝置：____________（填①或②），現象是__________________。

（4）制備CaH2實驗結束后，某同學取少量產物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，向溶液中滴入酚酞后顯紅色。該同學據此判斷：上述實驗確實有CaH2生成。你認為該結論是否正確_____________（填“是”或“否”），原因是________________。

【探究二：產物定量測定】

﹙5﹚測定原理：根據金屬鈣、氫化鈣都能與水反應生成氣體的原理，采用測量氣體的體積的方法，測定制得的氫化鈣樣品的純度。甲、乙兩位同學分別設計了如下兩種方案。

甲方案：準確稱量一定質量的氫化鈣樣品與水反應，利用下圖裝置測定生成的氣體體積。為了比較準確的測量氣體體積，在___________（填字母序號）進行收集。

A．氣泡連續均勻時 B．剛開始有氣泡時

（6）規格為100mL量筒的最大刻度靠近____________端（填寫“M”或“N”）。實驗中100mL量筒中的水面下降到至45ml刻度時，收集到的氣體體積為______________mL。

乙方案：準確稱量一定質量的氫化鈣樣品與水反應，利用圖2中的一種裝置測定生成的氣體體積。

實驗步驟如下：①連接裝置并檢查裝置氣密性；②準確稱量所制得的氫化鈣樣品質量為46mg；③裝藥品，調節水準管至兩邊液面相平，讀數；④打開分液漏斗活塞，加入足量的水；⑤冷卻到室溫；⑥調節水準管，至裝置兩邊液面相平，讀數、計算生成氣體體積。

（7）相同條件下，使用_____________（填“裝置A”或“裝置B”）能使測定結果更準確。

（8）步驟⑥中調節液面相平的操作是將水準管______________（填“緩慢上移”或“緩慢下移”）。

（9）若稱取所制得的氫化鈣樣品質量為46mg，步驟③中讀數為10mL，反應結束后充分冷卻，步驟⑥中讀數為56.7mL。試通過計算求出∶

①樣品中氫化鈣的質量分數是___________。（該條件下氫氣的密度為0.09mg/mL，計算結果保留一位小數）

②若其它操作均正確，僅因下列因素會使氫化鈣的質量分數測定結果偏小的是_________（填字母序號）。

A．步驟④中加入的水量不足

B．步驟⑤中沒有冷卻至室溫

C．步驟③中平視凹液面最低處，步驟⑥中仰視凹液面最低處

D．步驟⑥中沒有調節水準管至兩邊液面相平，直接讀數

Answer 1

【答案】 乙 化學反應前后原子的種類和數目不變（“H2O中氫氧原子的個數比是2：1而 Ca(OH)2 氫氧原子的個數比是1：1”或者“遵守質量守恒定律”） -1 CaH2 + 2H2O == Ca(OH)2 + 2H2↑ Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑(或者Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑) 干燥氣體（或者吸水，合理即可） ② 白色固體不變藍 否 Ca 與H2O 反應也能生成 Ca(OH)2 和H2↑ B N 45 A 緩慢下移 91.3% AD

【解析】（1）H2O中氫氧原子的個數比是2：1，而 Ca(OH)2 氫氧原子的個數比是1：1，根據質量守恒定律，只能生成氫氣；

（2）在CaH2中鈣顯+2價，根據正負化合價代數和為零，得氫化合價為-1價；CaH2與水反應生成Ca（OH）2和H2，反應方程式為：CaH2 + 2H2O == Ca(OH)2 + 2H2↑；

（3）實驗室用稀硫酸和鋅反應生成硫酸鋅和氫氣，來制取氫氣，反應方程式為：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑；裝置B中的無水氯化鈣是用于吸收氫氣中混有的水蒸氣；無水硫酸銅遇到水會變為藍色，故要在二者之間接入②來檢驗是否有水；當白色固體不變藍時說明氣體中沒有水；

（4）鈣和氫化鈣都能與水反應生成氫氧化鈣和氫氣，故不正確；

（5）測定生成的氣體體積時必須從剛開始就收集，因為反應后試管內會存有氫氣與原來存有的空氣抵消，體積才基本保持不變，故選B；

（6）量筒的底部的刻度值小，筒口處的刻度值大，故選N；實驗中100mL量筒中的水面下降到至45ml刻度時，收集到的氣體體積為45mL；

（7）A 裝置中的導管使分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差，故選A ;

（8）由于集氣瓶中有氣體生成，故使水準管中的液面升高，故調節液面相平的操作是將水準管慢慢下移；

（9）①、步驟③中讀數為10mL，反應結束后充分冷卻，步驟⑥中讀數為56.7mL，故生成氫氣的體積為56.7 mL-10 mL=46.7 mL，故生成氫氣的質量為46.7mL0.09mg/mL=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

=

y=

Ca+2H2O═Ca（OH）2+H2↑

402

46mg-X4.2mg-y

=

將y=帶入，解得：x=42mg，

所以樣品中氫化鈣的純度為： =91.3%

②、A、步驟中的水量過少會導致樣品不能完全反應，故測量結果會偏小，正確；

B、當溫度沒有冷卻時讀數，氣體受熱膨脹，使測結果偏大，錯誤；

C、步驟③中平視凹液面最低處，步驟⑥中仰視凹液面最低處時測量的氣體的體積偏大，故氫化鈣的質量分數測定結果偏大，錯誤；

D、步驟⑥中沒有調節水準管至兩邊液面相平，直接讀數，測得的體積偏小，故氫化鈣的質量分數測定結果偏小，正確。故選AD。