Question

氢化钙（CaH₂）固体是登山运动员常用的能源提供剂。氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生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，图1是模拟制取装置：

（1）装置B的作用是                     ；装置D的作用是                     ；
（2）利用图1实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后装入药品；打开分液漏斗活塞，                            （请按正确的顺序填入下列步骤的序号）。
①加热反应一段时间      ②收集气体并检验其纯度
③关闭分液漏斗活塞      ④停止加热，充分冷却
（3）为了确认进入装置C的氢气已经干燥，应在B、C之间再接一装置，该装置中加入的试剂是：               。
（4）甲同学设计一个实验，测定上述实验中得到的氢化钙的纯度（杂质中不含钙元素。请完善下列实验步骤：
①样品称量；②加入________溶液（填化学式），搅拌、过滤；③________（填操作名称）；④_______  （填操作名称）； ⑤称量碳酸钙。
（5）乙同学利用注射器测量氢化钙和水反应氢气体积的方法，测定上述实验中得到的氢化钙的纯度。他称取46 mg 所制得的氢化钙样品，记录开始时注射器活栓停留在10.00mL刻度处，反应结束后充分冷却，活栓最终停留在57.04mL刻度处（上述气体体积均在标准状况下测定）。试通过计算求样品中氢化钙的纯度：                          。
（6）请你再设计一种氢化钙纯度的测定方法：                                             。

Answer 1

（1）除去氢气中的水蒸气；防止空气中的水蒸气进入C装置（2）②①④③（3）无水硫酸铜 （或其他合理答案）（4）Na₂CO₃（K₂CO₃或其他合理答案）洗涤 烘干（干燥）（5）91.3％ （2分）（6）称取一定量的样品（m₁ g），加入盐酸溶液至不再冒气泡，然后将溶液蒸发得到氯化钙固体(m₂ g)，根据m₁、m₂即可得到氢化钙的纯度。（或其他合理答案）

试题分析：氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应生成氢氧化钙和氢气，H₂在发生加热反应之前需要干燥，一般用无水氯化钙，故装置B的作用是：除去氢气中的水蒸气，装置D的作用是：防止空气中的水蒸气进入C装置，故答案为：除去氢气中的水蒸气；防止空气中的水蒸气进入C装置（2）有气体参加加热或燃烧的反应需要首先验纯，实验完毕后先熄火、冷却，再停止气体生成，防止倒吸发生爆炸，故正确的操作顺序为：②①④③。（3）检验是否干燥用无水硫酸铜，因为无水硫酸铜遇水变蓝色现象很明显，故答案为：无水硫酸铜。（4）从最终称量碳酸钙可知，应加入碳酸钠溶液，使CaH₂反应的同时得到碳酸钙沉淀，然后经过滤、洗涤、烘干、称量，确定纯度，故答案为：Na₂CO₃；洗涤、烘干。（5）由注射器D开始时活塞停留在10mL刻度处，反应结束后充分冷却，活塞最终停留57.04mL刻度处，可知生成氢气：57.04mL-10mL=47.04mL，所以氢气的质量=2g/mol=0.0042g=4.2mg，设混合物中氢化钙的质量为x，生成氢气质量为y，则钙的质量为46mg-x，钙与水反应生成氢气质量为4.2mg-y，则：
CaH₂+2H₂O═Ca(OH)₂+2H₂↑
42                  4
X                   Y
所以42：4=x：y，整理的y=
Ca+2H₂O═Ca(OH)₂+H₂↑
40                2
46mg-x        4.2mg-y
所以40：2=（46mg-x）：（4.2mg-y），将y=代入，解得x=42mg，所以样品中氢化钙的纯度为：×100%=91.30%，故答案为：91.3%
（6）称取一定量的样品（m₁g），加入盐酸溶液至不再冒气泡（反应完全），然后将溶液蒸发得到氯化钙固体（m₂g），根据m₁、m₂即可得到氢化钙的纯度，故答案为：称取一定量的样品（m₁g），加入盐酸溶液至不再冒气泡（反应完全），然后将溶液蒸发得到氯化钙固体（m₂g），根据m₁、m₂即可得到氢化钙的纯度。