Question

【题目】氢化钙（CaH2）是一种常用的储氢材料，也是登山运动员常用的能源提供剂，某研究性学习小组模拟生产企业制取氢化钙． 【查阅资料】
Ⅰ白色的无水硫酸铜粉末吸水后会变蓝；
Ⅱ碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物；
Ⅲ钙、氢化钙遇水立即发生剧烈反应：Ca+2H2O=Ca（OH）2+H2↑；CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑；
Ⅳ钙能燃烧生成氧化钙；氢化钙能燃烧生成氧化钙和水．
【实验原理】
用锌粒和稀硫酸反应制得干燥、纯净的氢气，再与金属钙在加热的条件下直接化合，即可制得CaH2 ．
（1）同学们设计了以下实验装置：
请回答：
①装置A中发生反应的化学方程式为；为了实验安全，点燃C装置酒精灯前应先；
②上图1装置B中装有无水氯化钙，其作用是干燥H2 ， 若要证明进入C装置中的氢气已经干燥，在B、C之间应连接图2中的（选填：①或②）装置；
③图1装置D中浓硫酸的作用是；
（2）【进行实验）过程略 【验证产物】略
【实验拓展】定性实验用化学方法鉴别Ca与CaH2 ， 完成下表中内容．

实验步骤	预期现象和结论
取少量固体样品，在干燥条件下与氧气反应，将 其产物通入装有无水硫酸铜的干燥管；

（3）定量实验：测定Ca和CaH2混合物中CaH2的质量分数．
①取m1g样品与水完全反应，利用如图3装置测定生成的气体体积时，在时进行收集（选填字母）；
a．刚开始有气泡时 b．气泡连续均匀冒出时 C．气体经过验纯
②按图3实验装置进行测定时，甲同学发现，即使气密性良好，操作正确，测得的气体体积还是偏大，可能原因是；（写出任一点即可）
③乙同学将实验装置改进为如图4（固定装置省略）所示，调整水准管高度，使量气装置两边的液面保持在同一水平面上，读取量气管中液面所示刻度为10.0mL．将Y形管慢慢倾斜，直至A中的水全部倒入B中，与样品混合反应，待反应结束后，冷却至室温，再次调节量气管与水准管液面相平，读取量气管中液面所示刻度为98.9mL．已知该实验条件下，氢气的密度为0.09mg/mL．样品中氢化钙的质量分数为；（结果精确到0.1%）
（4）【反思与交流】 登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是氢化钙是固体，携带方便．既然金属钙与水反应也能生成氢气，为什么还要将金属钙制备成氢化钙呢？你的观点是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；在E导管口收集氢气进行验纯或先通一会儿氢气；②；防止空气中的水蒸汽进入C中
（2）若观察到无水硫酸铜变蓝色，证明是氢化钙，反之是钙（其他合理答案同样给分）
（3）a；因液体加入引起气体排出（或反应放热气体温度升高，体积膨胀引起气体排出），导致气体体积测定变大；66.3%
（4）等质量的钙和CaH2与水完全反应，CaH2产生的氢气多
【解析】解：（1）①装置A中，是锌粒与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气．对应的化学方程式为 Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；由于氢气具有可燃性，为防止使用过程因为装置内有空气（氧气）而导致氢气爆炸，所以在点燃C装置酒精灯前应先在E导管口收集氢气进行验纯或先通一会儿氢气；②上图1装置B中装有无水氯化钙，其作用是干燥H2 ， 检验水蒸气应该使用无水硫酸铜，所以若要证明进入C装置中的氢气已经干燥，在B、C之间应连接图2中的 ②装置；③图1装置D中浓硫酸的作用是 防止空气中的水蒸汽进入C中；【实验拓展】（2）由于“钙能燃烧生成氧化钙；氢化钙能燃烧生成氧化钙和水“，所以 鉴定钙或者碳化钙，可以借助点燃固体检验对应物质是否含水，所以有如下的实验：

实验步骤	预期现象和结论
取少量固体样品，在干燥条件下与氧气反应，将 其产物通入装有无水硫酸铜的干燥管；	若观察到无水硫酸铜变蓝色，证明是氢化钙，反之是钙

；（3）定量实验：测定Ca和CaH2混合物中CaH2的质量分数．①取m1g样品与水完全反应，利用如图3装置测定生成的气体体积时，由于生成的气体占有体积，所以从开始就应该收集，而不是强调达到一定纯度才可以收集，所以选：a．②按图3实验装置进行测定时，由于滴入的液体是有体积的，滴入后导致右侧的体积变大，同时无论是钙还是氢化钙和水反应都有热量放出，导致气体体积膨胀，都会影响结果，所以，即使气密性良好，操作正确，测得的气体体积还是偏大．③反应前读取量气管中液面所示刻度为10.0mL，反应后读取量气管中液面所示刻度为98.9mL，则生成的氢气的体积为99.9mL﹣10.0mL=88.9mL．已知该实验条件下，氢气的密度为0.09mg/mL．则生成的氢气的质量为88.9mL×0.09mg/mL≈8mg．
设氢化钙的质量为x，则钙的质量为100mg﹣x．
Ca+2H2O=Ca（OH）2+H2↑；
40 2
100mg﹣x
CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑；
42 4
x
+ =8mg
x≈66.3mg
样品中氢化钙的质量分数为 ×100%=66.3%；
【反思与交流】（4）设钙和CaH2的质量均为ag．钙对应的氢气的质量为x，氢化钙对应的氢气为y．

Ca+2H2O=Ca（OH）2+	H2↑
40	2
ag	x

=
x=

CaH2+2H2O=Ca（OH）2+	2H2↑
42	4
Ag	y

=
y= ag
可见x＜y
即：等质量的钙和CaH2与水完全反应，CaH2产生的氢气多．
所以答案是：（1）①Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；在E导管口收集氢气进行验纯或先通一会儿氢气；②②；③防止空气中的水蒸汽进入C中；（2）若观察到无水硫酸铜变蓝色，证明是氢化钙，反之是钙（其他合理答案同样给分）；（3）①a；②因液体加入引起气体排出（或反应放热气体温度升高，体积膨胀引起气体排出），导致气体体积测定变大；③66.3%；（4）等质量的钙和CaH2与水完全反应，CaH2产生的氢气多．
【考点精析】本题主要考查了氢气的制取和检验和书写化学方程式、文字表达式、电离方程式的相关知识点，需要掌握氢气的实验室制法原理：Zn + H2SO4 = ZnSO4 +H2↑；Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2↑不可用浓盐酸的原因 浓盐酸有强挥发性 ；不可用浓硫酸或硝酸的原因 浓硫酸和硝酸有强氧化性；注意：a、配平 b、条件 c、箭号才能正确解答此题．