Question

11．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．钙在加热时能与氮气、氢气反应．氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气．氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取，如图是模拟制取装置．

（1）下列关于氢化钙的叙述正确的是c（选填序号）．
a．氢化钙中阴离子的半径小于Li⁺的半径
b．氢化钙的式量小于溴化氢，因此前者的熔点小于后者
c．氢化钙也能与盐酸反应生成氢气
d．氢气常用作还原剂，只具有还原性
（2）图A装置中制备氢气所用的酸溶液最好选用b（选填序号）．
a．稀盐酸  b．稀硫酸  c．稀硝酸   d．均可以
（3）装置D中竖直导管的作用是平衡压强，防止液体倒流．
（4）为了确认进入装置C的氢气已经干燥，可在B、C之间再接一装置，该装置中加入的试剂是无水硫酸铜．加热C装置前要对H₂验纯，验纯的操作是收集一试管气体，将管口靠近酒精灯火焰，若听到“噗噗”的声音．
（5）甲同学认为只要装置合理、操作规范就可以排除生成a．b．c（选填序号）．
a．Ca₃N₂        b．CaO     c．Ca（OH）₂
（6）乙同学用如图装置测定制得的氢化钙的纯度．他称取48g样品，与足量的水反应，恒温时，注射器量出产生的气体为48.16L（已换算为标准状况）．假设钙只与氢气发生了反应，请根据乙同学的实验数据计算氢化钙的纯度（写出计算过程）87.5%．

Answer 1

分析 氢化钙的制备：锌和稀硫酸反应：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氢气中含有水蒸气，通过无水氯化钙进行干燥，在装置C中和钙进行反应Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，生成氢化钙，因氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气，所以D防止空气中的水蒸气进行C中．
（1）a．核外电子排布相同，核电荷数越大离子半径越小；
b．一般离子晶体熔点大于分子晶体；
c．氢化钙与盐酸反应生成氯化钙和氢气；
d．氢气常用作还原剂，也具有氧化性；
（2）a．稀盐酸具有挥发性，制得的气体中含有氯化氢；
b．稀硫酸与金属制取氢气，不含酸性杂质气体；
c．稀硝酸具有挥发性，且与金属反应无氢气；
d．根据分析只有硫酸可以；
（3）装置D空气中的水蒸气进行C中，且排出尾气，竖直导管能平衡压强，防止液体倒流；
（4）确认进入装置C的氢气已经干燥，可在B、C之间再接一装置干燥管，利用干燥管中的无水硫酸铜遇到水是否变蓝色，证明氢气是否已经干燥；依据氢气的验纯方法分析判断；
（5）钙在加热时能与氮气、氢气反应，氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气，上述装置制备过程中先利用生成的氢气充满整套装置，在最后收集验纯，所以装置中无空气存在，不会生成氮化钙，无水蒸气存在，不会生成氢氧化钙和氧化钙；
（6）设混合物中氢化钙的质量为x，根据方程式CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑、Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑，列方程计算x的值，再根据质量分数定义计算．

解答 解：（1）a．H^-与Li⁺核外电子排布相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径H^-＞Li⁺，故a错误；
b．氢化钙为离子晶体，溴化氢为分子晶体，前者的熔点大于后者，不同类型的晶体熔点比较与式量无关，故b错误；
c．氢化钙与盐酸反应：CaH₂+2HCl=CaCl₂+H₂↑，能生成氢气，故c正确；
d．氢气常用作还原剂，但Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，氢气具有氧化性，故d错误；
故答案为：c；
（2）a．稀盐酸具有挥发性，制得的氢气中含有氯化氢，故a不选；
b．稀硫酸难挥发，与锌反应生成的氢气中除含水蒸气，无其它杂质，故b选；
c．稀硝酸与锌无氢气产生，故c不选；
d．通过以上分析，只有稀硫酸可以，故d不选；
故答案为：b；
（3）因氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气，所以D防止空气中的水蒸气进行C中，且排出尾气，竖直导管能平衡压强，防止液体倒流，
故答案为：平衡压强，防止液体倒流；
（4）确认进入装置C的氢气已经干燥，可在B、C之间再接一装置干燥管，利用干燥管中的无水硫酸铜遇到水是否变蓝色，证明氢气是否已经干燥；依据氢气的验纯方法是收集一试管气体，将管口靠近酒精灯火焰，若听到“噗噗”的声音，说明H₂已经纯净；
故答案为：无水硫酸铜；收集一试管气体，将管口靠近酒精灯火焰，若听到“噗噗”的声音；
（5）钙在加热时能与氮气、氢气反应．氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气，上述装置制备过程中先利用生成的氢气充满整套装置，在最后收集验纯，所以装置中无空气存在，不会生成氮化钙（a），无水蒸气存在，不会生成氢氧化钙和氧化钙（b．c），
故答案为：a．b．c；
（6）设混合物中氢化钙的质量为x，则钙的质量为48g-x，则：
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                   2
x                    $\frac{2x}{42}$
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                1
48g-x             $\frac{48g-x}{40}$            
$\frac{2x}{42}+\frac{48-x}{40}$=$\frac{48.16L}{22.4L/mol}$解得：x=42，则氢化钙的纯度：$\frac{42g}{48g}×100%$=87.5%，
故答案为：87.5%．

点评 本题以氢化钙制备为载体，考查实验基本技能与操作、对题中的信息的利用、对实验装置的理解分析、物质分离提纯、化学计算、实验方案设计等，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．