Question

【题目】氢化钙（CaH2）固体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）实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色，该同学据此断，上述实验确有CaH2生成．

①写出CaH2与水反应的化学方程式 ；

②该同学的判断不正确，原因是 。

【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，方法为 ；

②装入药品，按图2（固定装置省略）所示连接仪器。

③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10.0 mL。

④将Y型管中水与氢化钙样品混合，操作为 。

⑤反应结束，冷却至室温，再次 ,读取液面所在刻度数据为110.0 mL。

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0.09 mg/mL。样品中氢化钙的纯度为 。（结果精确到0.1%）（2分）

（8）结果讨论：（填“偏大” 、“偏小” 、“准确”）

①Y型管中残留有氢气，对测定结果的影响是 。

②未冷却至室温即读数，对测定结果的影响是 。

Answer 1

【答案】（1）装置B吸收水蒸汽和氯化氢气体；防止空气中的水进入C装置；

（2）②①④③ （3）①化学方程式略； ②钙也能与水反应生成氢氧化钙，能使酚酞变红。

【产品的定量测定】

①略；④将Y形管慢慢倾斜，直至A中的水与B中样品相混合；

⑤调节量气管与水准管液面相平；

（5）量气管中液面不再变化。（6）100.0mL。

（7）88.4%。（结果精确到0.1%）

（8）①准确。 ②偏大。

【解析】

试题分析：（1）装置B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；装置D为浓硫酸具有吸水性作为干燥剂，防止空气中的水进入C装置；

（2）氢气不纯加热易爆炸，且容器内的空气也会对反应造成干扰，因此先让产生的氢气排净空气后，再加热让氢气和钙反应，待反应完全后也必需保证产物在氢气的氛围内冷却，因此顺序为②①④③；

（3）①钙和氢气在加热的条件下生成氢化钙，方程式是Ca+H2 CaH2；②钙也能与水反应生成氢氧化钙，能使酚酞变红；

【产品的定量测定】

①从气压上考虑是否有泄漏，用手心握住Y管，若量气管内的水排入水准管，那么气密性好；

④即将反应物混合，可以将Y形管慢慢倾斜，直至A中的水与B中样品相混合；

⑤为使容器内气压等于外界大气压以得到准确的数据，需再次调节量气管与水准管液面相平，然后读数；

（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；

（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

42/X=4/Y 解得Y=2X/21

Ca+2H2O═Ca（OH）2+H2↑

40 2

100mg-X 9mg-Y

40/(100mgX)=2/(9mgY)

将Y=2X/21代入，解得X=88.4mg

所以样品中氢化钙的纯度为：88.4mg/100mg×100%=88.4%；

（8）①不会影响容器气压的增大量，对氢气体积的测量结果无影响，因此准确；

②会使氢气的体积读数大于实际，即氢气的测量结果偏大，那么会使计算结果偏大。