Question

1．氢化钙（CaH₂）固体是登山运动员常用的能源提供剂．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，如图是模拟制取装置．

（1）装置B的作用是除去氢气中的水蒸气．
（2）利用图中实验装置进行实验，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；②①④③（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）为确认进入装置C的氢气已经干燥，应在B、C之间再接一装置，该装置中加入的试剂是无水硫酸铜．
（4）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，该同学据此判断，上述实验确有CaH₂生成．
①写出CaH₂与水反应的化学方程式CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑
②该同学的判断方法不严密，原因是钙与水反应时也有相同现象
（5）乙同学设计一个实验，测定上述实验中得到的氢化钙的纯度．请完善下列实验步骤．
①样品称量；
②加入Na₂CO₃溶液（填化学式），搅拌；
③过滤（填操作名称）；
④洗涤；⑤烘干（干燥）；
⑥称量碳酸钙．
（6）已知该实验中钙未完全转化为氢化钙，为了测定上述实验中得到的氢化钙的纯度．称取45.8g 所制得的氢化钙样品，溶于足量水中，测得气体体积为44.8L（标准状况下），则该样品中氢化钙的纯度为94.54%．

Answer 1

分析 氢化钙的制备：锌和稀硫酸反应：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氢气中含有水蒸气，通过无水氯化钙进行干燥，在装置C中和钙进行反应Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，生成氢化钙，因氢化钙遇水立即反应生成氢氧化钙和氢气，所以D防止空气中的水蒸气进行C中，
（1）H₂在发生加热反应之前需要干燥，一般用无水氯化钙，防止空气中的水蒸气进入C装置；
（2）有气体参加加热或燃烧的反应需要首先验纯，实验完毕后先熄火、冷却，再停止气体生成，防止倒吸发生爆炸；
（3）检验是否干燥用无水硫酸铜；
（4）氢化钙和水反应生成氢氧化钙和氢气，钙和水反应也生成氢氧化钙和氢气；
（5）从最终称量碳酸钙可知，应加入碳酸盐溶液，使CaH₂反应的同时得到碳酸钙沉淀，然后经过滤、洗涤、烘干、称量，确定纯度；
（6）生成氢气44.8L，所以氢气的质量为：$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$×2g/mol=4g，设混合物中氢化钙的质量为x，生成氢气质量为y，则钙的质量为45.8g-x，钙与水反应生成氢气质量为4g-y，根据方程式CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑、Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑，列方程计算x、y的值，再根据质量分数定义计算．

解答 解：（1）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，H₂在发生加热反应之前需要干燥，一般用无水氯化钙，故装置B的作用是：除去氢气中的水蒸气；
故答案为：除去氢气中的水蒸气；
（2）有气体参加加热或燃烧的反应需要首先验纯，实验完毕后先熄火、冷却，再停止气体生成，防止倒吸发生爆炸，故正确的操作顺序为：②①④③；
故答案为：②①④③；
（3）检验是否干燥用无水硫酸铜，因为无水硫酸铜遇水变蓝色现象很明显；
故答案为：无水硫酸铜；
（4）①氢化钙和水反应生成氢氧化钙和氢气，反应方程式为：CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
故答案为：CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
②钙和氢化钙与水反应现象相同，所以该同学判断不严密；
故答案为：钙与水反应时也有相同现象；
（5）从最终称量碳酸钙可知，应加入碳酸钠溶液，使CaH₂反应的同时得到碳酸钙沉淀，然后经过滤、洗涤、烘干、称量，确定纯度，
故答案为：Na₂CO₃；过滤；
（6）生成氢气44.8L，所以氢气的质量为：$\frac{44.8L}{22.4L/mol}$×2g/mol=4g，设混合物中氢化钙的质量为x，生成氢气质量为y，则钙的质量为45.8g-x，钙与水反应生成氢气质量为4g-y，则：
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                                        4
x                                         y
所以42：4=x：y，整理的y=$\frac{2x}{21}$，
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                                2
45.8-x                     4-y
所以40：2=（45.8-x）：（4-y），将y=$\frac{2x}{21}$代入，解得x=43.3g，所以样品中氢化钙的纯度为：$\frac{43.3g}{45.8g}×100%$=94.54%；
故答案为：94.54%．

点评 本题以氢化钙制备为载体，考查实验基本技能与操作、对题中的信息的利用、对实验装置的理解分析、物质分离提纯、化学计算、实验方案设计等，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．