Question

【題目】氫化鈣（CaH2）固體是登山運動員常用的能源提供劑。

【閱讀資料】

①堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物。

②鈣遇水立即發生劇烈反應生成氫氧化鈣和氫氣。

③氫化鈣要密封保存，遇水反應生成氫氧化鈣和氫氣。

【氫化鈣的制備】

氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發生反應生成氫氧化鈣和氫氣。氫化鈣通常用氫氣與金屬鈣加熱制取，圖1是模擬制取裝置：

（1）裝置B的作用是 ；裝置D的作用是 ；

（2）利用圖1實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后裝入藥品；打開分液漏斗活塞， （請按正確的順序填入下列步驟的序號）。

①加熱反應一段時間 ②收集氣體并檢驗其純度

③關閉分液漏斗活塞 ④停止加熱，充分冷卻

（3）實驗結束后，某同學取少量產物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色，該同學據此斷，上述實驗確有CaH2生成．

①寫出CaH2與水反應的化學方程式 ；

②該同學的判斷不正確，原因是 。

【產品的定量測定】

通過上述方法制得的氫化鈣樣品中常混有未完全反應的鈣（其余可能的雜質忽略不計）。樣品純度的測定步驟如下：

①檢查裝置氣密性，方法為 ；

②裝入藥品，按圖2（固定裝置省略）所示連接儀器。

③調整水準管高度，使量氣裝置兩邊的液面保持同一水平。讀取液面所在的刻度數據為10.0 mL。

④將Y型管中水與氫化鈣樣品混合，操作為 。

⑤反應結束，冷卻至室溫，再次 ,讀取液面所在刻度數據為110.0 mL。

回答下列問題：

（5）如何判斷樣品與水完全反應： 。

（6）反應生成氫氣的體積為 mL。

（7）已知該實驗條件下，氫氣的密度為0.09 mg/mL。樣品中氫化鈣的純度為 。（結果精確到0.1%）（2分）

（8）結果討論：（填“偏大” 、“偏小” 、“準確”）

①Y型管中殘留有氫氣，對測定結果的影響是 。

②未冷卻至室溫即讀數，對測定結果的影響是 。

Answer 1

【答案】（1）裝置B吸收水蒸汽和氯化氫氣體；防止空氣中的水進入C裝置；

（2）②①④③ （3）①化學方程式略； ②鈣也能與水反應生成氫氧化鈣，能使酚酞變紅。

【產品的定量測定】

①略；④將Y形管慢慢傾斜，直至A中的水與B中樣品相混合；

⑤調節量氣管與水準管液面相平；

（5）量氣管中液面不再變化。（6）100.0mL。

（7）88.4%。（結果精確到0.1%）

（8）①準確。 ②偏大。

【解析】

試題分析：（1）裝置B堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，氧化鈣與水可反應，氫氧化鈉可作干燥劑，且與鹽酸能反應，所以該裝置的作用是吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體；裝置D為濃硫酸具有吸水性作為干燥劑，防止空氣中的水進入C裝置；

（2）氫氣不純加熱易爆炸，且容器內的空氣也會對反應造成干擾，因此先讓產生的氫氣排凈空氣后，再加熱讓氫氣和鈣反應，待反應完全后也必需保證產物在氫氣的氛圍內冷卻，因此順序為②①④③；

（3）①鈣和氫氣在加熱的條件下生成氫化鈣，方程式是Ca+H2 CaH2；②鈣也能與水反應生成氫氧化鈣，能使酚酞變紅；

【產品的定量測定】

①從氣壓上考慮是否有泄漏，用手心握住Y管，若量氣管內的水排入水準管，那么氣密性好；

④即將反應物混合，可以將Y形管慢慢傾斜，直至A中的水與B中樣品相混合；

⑤為使容器內氣壓等于外界大氣壓以得到準確的數據，需再次調節量氣管與水準管液面相平，然后讀數；

（5）由于氫化鈣與水反應生成氫氣，所以判斷樣品與水是否完全反應，可以觀察右邊的量氣管中液面，若不再變化，則已完全反應；

（6）氫氣的體積等于反應前后液面差，為：110.0mL-10.0mL=100.0mL；

（7）反應生成氫氣的質量是：100.0mL×0.09mg/mL=9mg

設樣品中氫化鈣的質量是X，生成氫氣質量為Y，則鈣的質量為100mg-X，鈣與水反應生成氫氣質量為9mg-Y則

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)

將Y=2X/21代入，解得X=88.4mg

所以樣品中氫化鈣的純度為：88.4mg/100mg×100%=88.4%；

（8）①不會影響容器氣壓的增大量，對氫氣體積的測量結果無影響，因此準確；

②會使氫氣的體積讀數大于實際，即氫氣的測量結果偏大，那么會使計算結果偏大。