Question

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                                                 。
（2）装置B的作用是                                                               。
（3）装置C中制取氢化钙的化学方程式为                                              。
（4）若不改变温度，整套装置气密性的检查方法是                                       。
【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：                                                     。
（6）反应生成氢气的体积为                 mL。
（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      （结果精确到0.1%）。

Answer 1

（1）Zn+2HCl＝ZnCl₂+H₂↑ (2) 吸收水蒸气和部分氯化氢气体 （3）Ca+H₂CaH₂；
（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（合理答案均可）；
（5）量气管中液面不再变化（合理答案均可）；（6）100.0； （7）88.4%

试题分析：（1）依据锌粒与稀盐酸反应原理书写方程式。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）根据碱石灰的成分和其中物质的性质分析解答。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）依据反应物、生成物和反应条件书写方程式。钙和氢气在加热的条件下生成氢化钙，方程式是Ca+H₂CaH₂；
（4）根据检查装置气密性的方法和题目要求分析解答。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）根据装置特点和氢化钙与水反应生成氢气进行分析。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；
（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。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
＝
解得Y＝
Ca+2H₂O＝Ca（OH）₂+H₂↑
40                 2
100mg﹣X           9mg﹣Y
根据：＝
将Y＝代入
解得X＝88.4mg
所以样品中氢化钙的纯度为：×100%＝88.4%。