题目内容

4.氢化钙(CaH2)是一种储氢材料,是登山运动员常用的能源提供剂.甲、乙两位同学选用如图装置(固定装置省略),用氢气与金属钙加热制备氢化钙.实验结束后,两位同学对硬质玻璃管中的固体进行如下探究:

【提出问题】硬质玻璃管中的钙是否完全转化为CaH2?
【查阅资料】
(1)金属钙活动性很强,遇水反应生成氢化钙,同时产生一种气体;
(2)氢化钙要密封保存,遇水反应放出氢气.
【猜想与实验】
(1)固体为Ca和CaH2.
(2)固体为CaH2.
甲同学的探究活动如下:
实验操作实验现象实验结论及解释
  ①取少量硬质玻璃管中的固体于试管中,滴入少量水,收集产生的气体,并用燃着的木条点燃.冒气泡;气体燃烧,产生淡蓝色火焰有氢气生成
②继续向溶液中滴加酚酞.呈红色生成Ca(OH)2(填化学式)
【实验反思】
乙同学认为由以上探究活动还不能得出猜想1正确,理由是若固体为CaH2,遇水反应也会产生相同的现象,请你帮助乙设计实验,写出主要的实验步骤、现象和相应结论:取等质量的氢化钙和待测固体,分别放入两支试管中,加入足量的水,使其充分反应,收集产生的气体,比较反应产生气体的体积.若体积相等,说明玻璃管中Ca完全转化为CaH2;若不相等,则说明Ca未完全转化为CaH2.
【反思讨论】
(1)写出CaH2与水反应的化学方程式CaH2+2H2O═Ca(OH)2+2H2↑.
(2)登山运动员常用氢化钙固体作能源提供剂,与氢气相比,其优点是便于携带、避免爆炸危险.
(3)制备CaH2装置中,玻璃管a的作用是检验装置的气密性.

分析 [猜想与实验]:
根据氢气的可燃性和燃烧时的现象分析解答;
根据题目所给信息和反应前后元素种类不变、碱性物质可使酚酞变红分析解答;
[实验反思]
根据氢化钙与水反应的现象与钙与水反应的现象考虑结论是否正确;设计对比实验进行分析:取等质量的氢化钙和待测固体,加入足量的水,使其充分反应,若生成氢气的体积相等,说明固体为氢化钙;
[反思讨论]
(1)根据氢化钙与水反应的原理书写方程式;
(2)根据气体体积大不容易携带而固体体积小携带方便考虑;
(3)做实验时,装置的气密性要良好,装置气密性检验有多种方法,原理都是根据装置内外的压强差形成水柱或气泡,据此分析a的作用.

解答 解:[猜想与实验]:
由实验结论可知,生成的气体是氢气,而氢气具有可燃性,且燃烧时火焰呈淡蓝色;
由题意可知:金属钙遇水反应生成氢氧化钙;氢化钙要密封保存,遇水反应放出氢气,依据反应前后元素种类不变可知:氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气,而氢氧化钙溶液显碱性,碱性物质可使酚酞变红;
故答案为:

实验现象实验结论及解释
冒气泡;气体燃烧,产生淡蓝色火焰 
 Ca(OH)2
[实验反思]
由上述分析可知:氢化钙与水反应也能生成氢氧化钙和氢气,与钙和水水反应现象相同,所以以上探究活动还不能得出猜想1正确;可设计对比实验进行分析:取等质量的氢化钙和待测固体,加入足量的水,使其充分反应,若生成氢气的体积相等,说明玻璃管中Ca完全转化为CaH 2,固体为氢化钙;
故答案为:
若固体为CaH2,遇水反应也会产生相同的现象;
取等质量的氢化钙和待测固体,分别放入两支试管中,加入足量的水,使其充分反应,收集产生的气体,比较反应产生气体的体积.若体积相等,说明玻璃管中Ca完全转化为CaH 2;若不相等,则说明Ca未完全转化为CaH2;
[反思讨论]
(1)氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气,方程式是CaH2+2H2O═Ca(OH)2+2H2↑;
(2)气体体积大不容易携带而固体体积小携带方便,且氢气具有可燃性,遇明火可能发生爆炸;
(3)检验装置的气密性时可这样操作:先在广口瓶中注入水浸没导管下端,双手捂住烧瓶,烧瓶内气体受热膨胀,使广口瓶瓶中气体压强增大,在a玻璃管中形成一段水柱,说明装置气密性良好;
故答案为:
(1)CaH2+2H2O═Ca(OH)2+2H2↑;
(2)便于携带、避免爆炸危险;
(3)检验装置的气密性.

点评 解答时注意分析题目所给信息并结合所学知识,对信息加以整合,依据题意分析问题、解决问题.

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