Question

13．氢化锂（LiH）在干燥的空气中能稳定存在，遇水或酸能够引起燃烧．某活动小组准备使用下列装置制备LiH固体．

甲同学的实验方案如下：
（1）仪器的组装连接：上述仪器装置接口的连接顺序为eabfgdc，加入药品前首先要进行的实验操作是检验装置的气密性（不必写出具体的操作方法）；其中装置B的作用是除去H₂中的H₂O和HCl．
（2）添加药品：用镊子从试剂瓶中取出一定量金属锂（固体石蜡密封），然后在甲苯中浸洗数次，该操作的目的是除去锂表面的石蜡，然后快速把锂放入到石英管中．
（3）通入一段时间氢气后加热石英管，在加热D处的石英管之前，必须进行的实验操作是收集c处排出的气体并检验H₂纯度．
（4）加热一段时间后停止加热，继续通氢气冷却，然后取出LiH，装入氮封的瓶里，保存于暗处．采取上述操作的目的是为了避免LiH与空气中的水蒸气接触而发生危险．（反应方程式：LiH+H₂O=LiOH+H₂↑），分析该反应原理，完成LiH与无水乙醇反应的化学方程式LiH+CH₃CH₂OH=CH₃CH₂OLi+H₂↑．
（5）准确称量制得的产品0.174g，在一定条件下与足量水反应后，共收集到气体0.021mol，则产品中LiH与Li的物质的量之比为10：1．
（6）乙同学对甲的实验方案提出质疑，他认为未反应的H₂不能直接排放，所以在最后连接了装置E用来收集H₂，请将E装置补充完整．

Answer 1

分析 （1）氢气和锂发生反应生成LiH，制备LiH固体需要制备氢气，LiH在干燥的空气中能稳定存在，遇水或酸能够引起燃烧，所以制备得到的氢气必须干燥纯净，利用A装置制备氢气，用装置B中的碱石灰除去氢气中的氯化氢和水蒸气，通入装置D中加热和锂反应生成氢化锂，最后连接装置C，防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置D和生成的氢化锂发生反应；制备气体装置，加入药品前首先要进行的实验操作是：检验装置气密性；
（2）石蜡是有机物，易溶解于有机溶剂甲苯；
（3）使用前应通入一段时间氢气，排尽装置内的空气，防止加热时氢气不纯发生爆炸危险；
（4）LiH与H₂O发生水解反应，锂离子结合氢氧根离子，氢负离子与氢离子结构生成氢气，LiH与乙醇反应类似，羟基提供H原子与LiH反应生成氢气，另外部分结合生成CH₃CH₂OLi；
（5）设LiH与Li的物质的量分别为xmol、ymol，根据方程式表示出生成氢气的物质的量，再根据二者总质量、氢气总体积列方程计算解答；
（6）装置E用来收集H₂，利用的是在烧瓶中收集氢气，所以根据排水量气法设计装置，导气管短进长出．

解答 解：（1）氢气和锂发生反应生成LiH，制备LiH固体需要制备氢气，LiH在干燥的空气中能稳定存在，遇水或酸能够引起燃烧，所以制备得到的氢气必须干燥纯净，利用A装置制备氢气，用装置B中的碱石灰除去氢气中的氯化氢和水蒸气，通入装置D中加热和锂反应生成氢化锂，最后连接装置C，防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置D和生成的氢化锂发生反应，装置连接顺序为：eabfgdc；制备气体装置，加入药品前首先要进行的实验操作是：检验装置气密性；装置B中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，
故答案为：eabfgdc；检验装置气密性；除去H₂中的H₂O和HCl；
（2）取出一定量金属锂（固体石蜡密封），然后在甲苯中浸洗数次，利用石蜡是有机物易溶解于有机溶剂甲苯中，操作的目的是除去锂表面的石蜡，
故答案为：除去锂表面的石蜡；
（3）使用前应通入一段时间氢气，排尽装置内的空气，防止加热时氢气不纯发生爆炸危险，在加热D处的石英管之前，必须进行的实验操作是：收集c处排出的气体并检验H₂纯度，
故答案为：收集c处排出的气体并检验H₂纯度；
（4）LiH与H₂O发生水解反应，锂离子结合氢氧根离子，氢负离子与氢离子结构生成氢气，LiH与乙醇反应类似，羟基提供H原子与LiH反应生成氢气，另外部分结合生成CH₃CH₂OLi，反应方程式为：LiH+CH₃CH₂OH=CH₃CH₂OLi+H₂↑，
故答案为：LiH+CH₃CH₂OH=CH₃CH₂OLi+H₂↑；
（5）设LiH与Li的物质的量分别为xmol、ymol，则：
LiH+H₂O=H₂↑+LiOH
xmol    xmol
2Li+2H₂O=2LiOH+H₂↑
ymol          0.5y mol
则8x+7y=0.174，22.4（x+0.5y）=0.4704，
解得x=0.02、y=0.002
故LiH与Li的物质的量之比为0.02mol：0.002mol=10：1，
故答案为：10：1；
（6）装置E用来收集H₂，利用的是在烧瓶中收集氢气，所以根据排水量气法设计装置，导气管短进长出，装置图为，故答案为：．

点评 本题考查化学实验制备方案，理解原理是解题关键，涉及对装置及操作的分析评价、气体收集、化学方程式的计算等，题目难度中等．