题目内容
18．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．【资料】
Ⅰ．金属钙的活动性很强，遇水即刻剧烈反应生成氢氧化钙，同时产生氢气．
Ⅱ．氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应，放出氢气．
探究一：氢化钙与水反应的生成物
猜想一：氧化钙和氢气；猜想二：氢氧化钙和氢气．
（1）你认为猜想一错误，你的理由是根据水中氢原子和氧原子的个数比不符．
（2）CaH2中氢元素的化合价是-1，写出CaH2与水反应的化学方程式CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑．
探究二：实验室制备氢化钙
用氢气与金属钙加热可得到氢化钙，实验装置和步骤如图所示：
①检查装置气密性；②装入药品并打开分液漏斗；③加热反应一段时间；④停止加热，充分冷却；⑤关闭分液漏斗活塞．
（1）步骤①中检查气密性的方法是：关闭分液漏斗的活塞，先把导管的一端放入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口是否有气泡冒出．
（2）装置B的作用是吸水干燥作用；若要证明进入装置C的氢气已经干燥，应在BC之间（填装置序号）增加装有无水硫酸铜（试剂名称）的U型管．
（3）实验时先打开装置A中的活塞，一段时间后，再点燃装置C中的酒精灯，其目的是排出空气，避免爆炸．
（4）上述实验步骤存在安全隐患，有同学建议应先预热再进行加热．
（5）制备CaH2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，在溶液中滴入酚酞后显红色．该同学据此判断：上述实验中确有CaH2生成．请你判断他的结论是否正确并说明理由不正确，因为氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，钙与水剧烈反应也生成氢氧化钙，同时产生氢气；都生成氢氧化钙，氢氧化钙显碱性，因此滴入酚酞后显红色．
（6）经讨论，小组同学认为，可以通过固体质量的变化判断反应的发生．若反应前固体的质量为a，反应后固体的质量为b，a＜b（填“＞”“＜”“=”），则说明反应发生．
探究三：产品含量测定
通过上述方法制得的氢化钙样品是否纯净？某兴趣小组的同学设计了几组实验进行验证．
甲组样品纯度的测定装置如图所示：A为发生装置，B为储液瓶，C为液体量瓶（有刻度）．
（1）实验前C中液体为120ml，实验时将注射器中100ml的水缓缓推入A装置，完全反应后，B中状况如图所示，再用注射器抽气使B中导管内外液面相平，最终C中液体为860ml，注射器中活塞停留在10mL处．则生成氢气0.75L．
（2）上述操作中抽气的原因是将生成的氢气全部吸入锥形瓶中．
乙组同学也采用测量氢气体积的方法来测定氢化钙的纯度．装置及步骤如图所示：
①检查装置气密性，装入药品；②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10.0mL；③将Y形管慢慢倾斜，直到A端的水全部与B端的样品混合．④反应结束，冷却至室温，调节两端液面齐平，再次读取液面所在刻度数据为110.0mL．
（3）如何判断样品与水完全反应：量气管中液面不再变化．
（4）读取量气管读数时，除了调节量气管和水准管的液面相平，还需视线与凹液面最低处相平．
（5）已知该条件下，氢气的密度为0.09mg/cm3．样品中氢化钙的纯度为88.4%．（精确到0.1%）
丙组同学取乙组完全反应后的Y形管继续实验．
（6）观察管内有较多白色不溶物，请分析不溶物的成分为Ca（OH）2（填写化学式），其不溶的原因的是氢化钙和水反应放出大量的热，氢氧化钙在水中的溶解度随温度的升高而减小，且氢氧化钠在水中的溶解度较小．
丙组同学向Y型管中滴加稀盐酸至pH=4，蒸干反应后的液体称量所得固体的质量，由此计算氢化钙的纯度．
滴加盐酸至pH=4的目的是将氢氧化钙全部转化成氯化钙．
（7）该组某同学提出只要称量Y形管反应前后的质量差，也能计算氢化钙的纯度．你认为该方法是否准确并说明理由：不准确，氢化钙和水反应放出大量的热，一定量的水蒸气会进入量气管，是Y型管内的质量差偏大．
分析 探究一：（1）根据水中氢原子和氧原子的个数比进行分析；
（2）根据题目所给信息和有关化合价的计算进行解答；
探究二：（1）根据检验装置气密性的方法进行分析；
（2）根据碱石灰有吸水性，无水硫酸铜吸收水分显蓝色进行分析；
（3）根据氢气和氧气的混合气点燃，可能发生爆炸进行分析；
（4）根据给玻璃装置加热之前需要先预热进行分析；
（5）根据氢化钙、钙和水反应都会生成氢氧化钙和氢气进行分析；
（6）根据氢气和钙加热会生成氢化钙进行分析；
探究三：（1）根据C装置中水的体积和注射器内活塞的位置进行解答；
（2）根据抽气可以产生压力差，使生成的氢气全部进入锥形瓶中，从而正确称量排出水的体积进行分析；
（3）根据装置特点和氢化钙与水反应生成氢气进行分析；
（4）根据量筒的正确读数类比量气管的正确读数；
（5）根据氢气的质量=氢气的体积×氢气的密度求出氢气的质量，再结合氢化钙与水反应方程式及钙与水反应方程式，求出氢化钙的质量，进而计算样品中氢化钙的纯度；
（6）根据氢氧化钙在水中的溶解度以及氢氧化钙溶解度受温度的影响，氢化钙和水反应生成氢氧化钙和氢气放出热量进行分析；
（7）根据氢化钙和水反应放出热量，氢气会携带水蒸气进入量气管中进行分析．
解答 解：探究一：（1）我认为猜想一错误，理由是：根据水中氢原子和氧原子的个数比不符；
（2）钙元素通常显示+2价，所以CaH2中氢元素的化合价是-1价，氢化钙和水反应生成氢氧化钙和氢气，化学方程式为：CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑；
探究二：（1）步骤①中检查气密性的方法是：关闭分液漏斗的活塞，先把导管的一端放入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口是否有气泡冒出；
（2）碱石灰有吸水性，所以装置B的作用是：吸水干燥作用，无水硫酸铜遇水显蓝色，所以要证明进入装置C的氢气已经干燥，应在BC之间增加装有无水硫酸铜的U型管，观察白色的硫酸铜是否变蓝色，如果不变色，证明氢气比较干燥；
（3）氢气和氧气的混合气点燃，可能发生爆炸，所以实验时先打开装置A中的活塞，一段时间后，再点燃装置C中的酒精灯，其目的是：排出空气，避免爆炸；
（4）给玻璃装置加热之前需要先预热，所以上述实验步骤存在安全隐患，有同学建议应先预热，再进行加热，防止受热不均，试管炸裂；
（5）上述实验中确有CaH2生成不正确，因为氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，钙与水剧烈反应也生成氢氧化钙，同时产生氢气；都生成氢氧化钙，氢氧化钙显碱性，因此滴入酚酞后显红色；
（6）氢气和钙加热会生成氢化钙，所以可以通过固体质量的变化判断反应的发生，若反应前固体的质量为a，反应后固体的质量为b，如果a＜b，则说明反应发生；
探究三：（1）通过分析C装置中水的体积和注射器内活塞的位置可知，生成氢气的体积为：（860mL+10mL-120mL）×$\frac{1}{1000}$=0.75L；
（2）抽气可以产生压力差，使生成的氢气全部进入锥形瓶中，从而正确称量排出水的体积，所以上述操作中抽气的原因是：将生成的氢气全部吸入锥形瓶中；
（3）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；
（4）读取量气管读数时，除了调节量气管和水准管的液面相平，还需视线与凹液面最低处相平；
（5）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
$\frac{42}{x}$=$\frac{4}{y}$，解得y=$\frac{2x}{21}$
Ca+2H2O═Ca（OH）2+H2↑
40 2
100mg-x 9mg-y
$\frac{40}{100mg-x}$=$\frac{2}{9mg-y}$
将y=$\frac{2x}{21}$代入，解得x=88.4mg
所以样品中氢化钙的纯度为：$\frac{88.4mg}{100mg}$×100%=88.4%；
（6）氢氧化钙在水中的溶解度较小，氢氧化钙溶解度随温度的影响升高而减小，氢化钙和水反应生成氢氧化钙和氢气放出热量，所以观察管内有较多白色不溶物，该不溶物的成分为Ca（OH）2，其不溶的原因的是：氢化钙和水反应放出大量的热，氢氧化钙在水中的溶解度随温度的升高而减小，且氢氧化钠在水中的溶解度较小，丙组同学向Y型管中滴加稀盐酸至pH=4，蒸干反应后的液体称量所得固体的质量，由此计算氢化钙的纯度，滴加盐酸至pH=4的目的是：将氢氧化钙全部转化成氯化钙；
（7）氢化钙和水反应放出热量，氢气会携带水蒸气进入量气管中，所以该方法不准确，理由是：氢化钙和水反应放出大量的热，一定量的水蒸气会进入量气管，是Y型管内的质量差偏大．
故答案为：探究一：（1）一，根据水中氢原子和氧原子的个数比不符；
（2）-1，CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2↑；
探究二：（1）关闭分液漏斗的活塞，先把导管的一端放入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口是否有气泡冒出；
（2）吸水干燥作用，BC，无水硫酸铜；
（3）排出空气，避免爆炸；
（4）预热；
（5）不正确，因为氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，钙与水剧烈反应也生成氢氧化钙，同时产生氢气；都生成氢氧化钙，氢氧化钙显碱性，因此滴入酚酞后显红色；
（6）＜；
探究三：（1）0.75；
（2）将生成的氢气全部吸入锥形瓶中；
（3）量气管中液面不再变化；
（4）凹液面最低处；
（5）88.4%；
（6）Ca（OH）2，氢化钙和水反应放出大量的热，氢氧化钙在水中的溶解度随温度的升高而减小，且氢氧化钠在水中的溶解度较小；将氢氧化钙全部转化成氯化钙；
（7）不准确，氢化钙和水反应放出大量的热，一定量的水蒸气会进入量气管，是Y型管内的质量差偏大．
点评 解答本题容易出错的地方是对猜想的判断要知道气体是从水中出来要根据水中氢原子和氧原子的个数比考虑，在回答装置优点时要结合两种装置的不同的地方，通过分析改装后装置的具体操作过程来分析出优点．本题考查内容全面而综合，解答时要根据相关知识细心分析解答，尤其是计算题，能很好的考查学生对知识的掌握和应用能力．
| A． | 将带火星的木条放在集气瓶口 | B． | 将燃着的木条伸入集气瓶中 | ||
| C． | 分别加入适量的石灰水 | D． | 分别加入少量的水 |
| A． | 20g | B． | 30g | C． | 40g | D． | 50g |
| A． | 20% | B． | 25% | C． | 40% | D． | 50% |
课本中的图表、模型等都能提供很多信息．如图是课本提供的关于Na2CO3溶液和CaCl2溶液发生反应的示意图．仔细分析示意图，判断下列哪种说法是错误的（ ）| A． | 该反应属于复分解反应 | |
| B． | 反应前后溶液的pH值降低 | |
| C． | 反应中，CaCO3溶解度小，从溶液中析出 | |
| D． | 反应前后，溶液质量保持不变 |