Question

2．氢化钙（CaH₂）固体是一种储氢材料，是登山运动员常用的能源提供剂．
【阅读资料】
①碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物．
②钙遇水立即发生剧烈反应生成氢氧化钙和氢气．
③氢化钙要密封保存，遇水反应生成氢氧化钙和氢气．
【氢化钙的制备】
氢化钙通常用氢气与钙加热制得．某化学兴趣小组设计的制取装置如图（1）所示（固定装置省略）．
回答下列问题：

（1）装置A中制取氢气的化学方程式为Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
（2）装置B的作用是吸收水蒸气和部分氯化氢气体．
（3）装置C中制取氢化钙的化学方程式为Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂．
（4）若不改变温度，整套装置气密性的检查方法是将活塞关闭后，往分液漏斗中加入适量的水，用手指堵住装置D的导管口，打开活塞，若气密性良好，可观察到分液漏斗内的液面几乎不下降．
【产品的定量测定】
通过上述方法制得的氢化钙样品中常混有未完全反应的钙（其余可能的杂质忽略不计）．样品纯度的测定步骤如下：
①检查装置气密性，装入药品，按图（2）（固定装置省略）所示连接仪器．
②调整水准管高度，使量气装置两边的液面保持同一水平．读取液面所在的刻度数据为10.0mL．
③将Y形管慢慢倾斜，直到A端的水全部与B端的样品混合．
④反应结束，冷却至室温，再次读取液面所在刻度数据为110.0mL．
回答下列问题：
（5）如何判断样品与水完全反应？量气管中液面不再变化．
（6）反应生成氢气的体积为100mL．
（7）已知该实验条件下，氢气的密度为0.09mg/mL．
样品中氢化钙的纯度为88.4%．（结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 （1）依据锌粒与稀盐酸反应原理书写方程式；
（2）根据碱石灰的成分和其中物质的性质分析解答；
（3）依据反应物、生成物和反应条件书写方程式；
（4）根据检查装置气密性的方法和题目要求分析解答；
（5）根据装置特点和氢化钙与水反应生成氢气进行分析；
（6）氢气的体积等于反应前后液面差；
（7）依据氢气的质量=氢气的体积×氢气的密度求出氢气的质量，再结合氢化钙与水反应方程式及钙与水反应方程式，求出氢化钙的质量，进而计算样品中氢化钙的纯度．

解答 解：（1）锌粒与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的方程式是：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物，氧化钙与水可反应，氢氧化钠可作干燥剂，且与盐酸能反应，所以该装置的作用是吸收水蒸气和部分氯化氢气体；
（3）钙和氢气在加热的条件下生成氢化钙，方程式是Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂；
（4）要检查该套装置的气密性，可以将活塞关闭后，往分液漏斗中加入适量的水，然后用手指堵住装置D的导管口，打开活塞，观察分液漏斗内的液面变化判断装置是否漏气；
（5）由于氢化钙与水反应生成氢气，所以判断样品与水是否完全反应，可以观察右边的量气管中液面，若不再变化，则已完全反应；
（6）氢气的体积等于反应前后液面差，为：110.0mL-10.0mL=100.0mL；
故答案为：100.0；
（7）反应生成氢气的质量是：100.0mL×0.09mg/mL=9mg
设样品中氢化钙的质量是X，生成氢气质量为Y，则钙的质量为100mg-X，钙与水反应生成氢气质量为9mg-Y则
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                    4
X                     Y
$\frac{42}{X}$=$\frac{4}{Y}$
Y=$\frac{2X}{21}$
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                 2
100mg-X           9mg-Y
$\frac{40}{100mg-X}$=$\frac{2}{9mg-Y}$
将Y=$\frac{2X}{21}$代入，解得X=88.4mg
所以样品中氢化钙的纯度为：$\frac{88.4mg}{100mg}$×100%=88.4%；
故答案为：（1）Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（2）吸收水蒸气和部分氯化氢气体；
（3）Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂；
（4）将活塞关闭后，往分液漏斗中加入适量的水，用手指堵住装置D的导管口，打开活塞，若气密性良好，可观察到分液漏斗内的液面几乎不下降；
（5）量气管中液面不再变化；
（6）100.0；
（7）88.4%．

点评 本题考查内容全面而综合，解答时要根据相关知识细心分析解答，尤其是计算题，能很好的考查学生对知识的掌握和应用能力．