Question

（2013?衡陽(yáng)）氫化鈣（CaH₂）固體是登山隊(duì)員常用的能源提供劑．某化學(xué)興趣小組擬用如圖1所示的裝置制備氫化鈣，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca+H₂

△   .

CaH₂．
（1）CaH₂中鈣和氫元素的化合價(jià)分別為

+2、-1

，裝置中的無(wú)水氯化鈣干燥裝置也可用

堿石灰

來(lái)代替．
（2）利用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟如下：檢查裝置的氣密性后裝入藥品，打開(kāi)分液漏斗活塞：

②①④③

（請(qǐng)按正確的順序填入下列步驟的序號(hào)）．
①加熱反應(yīng)一段時(shí)間 ②收集氣體并檢驗(yàn)其純度 ③關(guān)閉分液漏斗活塞 ④停止加熱，充分冷卻
（3）為了確認(rèn)進(jìn)入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，應(yīng)在B、C之間再連接一裝置X，裝置X中加入的試劑是

無(wú)水硫酸銅

．若氫氣未充分干燥，裝置X中的現(xiàn)象為

固體變藍(lán)色

．
（4）為了測(cè)量上述實(shí)驗(yàn)中制得的氫化鈣的純度，該小組稱(chēng)取mg所制得樣品，按如圖2所示裝置進(jìn)行測(cè)定．旋開(kāi)分液漏斗活塞，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，注射器活塞由反應(yīng)前的V₁mL刻度處變化到V₂mL刻度處（V₂＜V₁，氣體密度為dg/mL）
①橡膠管的作用為：a．

平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓

；b．

便于水流下

．
②旋開(kāi)分液漏斗活塞后，除發(fā)生CaH₂+H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑的反應(yīng)外，還最有可能發(fā)生的反應(yīng)為

Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑

．
③用w表示氫化鈣的純度，請(qǐng)用一個(gè)等式表示出d、V₁、V₂和w之間的關(guān)系

2mw

21

+

m(1-w)

20

═（V₂-V₁）×d

．
④該小組乙同學(xué)認(rèn)為去掉連接的注射器，也要計(jì)算出氫化鈣的純度．他同樣稱(chēng)取mg樣品，加入燒瓶中后稱(chēng)取反應(yīng)前的質(zhì)量為m₁g，反應(yīng)后的質(zhì)量為m₂g．乙同學(xué)表示出的m，m₁，m₂和w之間的關(guān)系的等式為

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)化合價(jià)原則和堿石灰的吸水性分析回答；
（2）根據(jù)氫氣是一種可燃性的氣體與空氣的混合氣體在點(diǎn)燃時(shí)易發(fā)生要爆炸分析實(shí)驗(yàn)的操作順序；
（3）根據(jù)無(wú)水硫酸銅能與水結(jié)合生藍(lán)色的硫酸銅晶體分析；
（4）①根據(jù)橡膠管能將分液漏斗和燒杯聯(lián)通分析作用；
②根據(jù)鈣是較活潑的金屬能與水反應(yīng)分析；
③根據(jù)氫氣的體積和密度求出氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫化鈣與水反應(yīng)的方程式，由氫氣的質(zhì)量，求出氫化鈣的質(zhì)量再求出氫化鈣的純度．
④根據(jù)質(zhì)量守恒動(dòng)裝置減少的質(zhì)量就是生成的氫氣的質(zhì)量，有上述計(jì)算可找出m，m₁，m₂和w之間的關(guān)系．

解答：解：（1）在CaH₂中鈣和氫元素的化合價(jià)分別為+2，-1，由于堿石灰有吸水性，裝置中的無(wú)水氯化鈣干燥裝置也可用堿石灰來(lái)代替；
（2）由于氫氣是一種可燃性的氣體與空氣的混合氣體在點(diǎn)燃時(shí)易發(fā)生要爆炸．所以，實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)打開(kāi)分液漏斗活塞，使氫化鈣與水反應(yīng)生成氫氣，收集氫氣并檢驗(yàn)其純度，再通入一會(huì)兒排凈裝置中的空氣，加熱反應(yīng)一段時(shí)間，等反應(yīng)完成后停止加熱，充分冷卻．最后，關(guān)閉分液漏斗活塞．所以，正確的順序是：②①④③；
（3）由于無(wú)水硫酸銅能與水結(jié)合生藍(lán)色的硫酸銅晶體．所以，為了確認(rèn)進(jìn)入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，應(yīng)在B、C之間再連接一裝置X，裝置X中加入的試劑是無(wú)水硫酸銅，若氫氣未充分干燥，裝置X中的現(xiàn)象為固體變藍(lán)色；
（4）①由于橡膠管能將分液漏斗和燒杯聯(lián)通，所以起到的作用是：a．平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓；b．便于水流下；
②由于鈣是較活潑的金屬能與水反應(yīng)，所以，可能發(fā)生的反應(yīng)有：Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；
③氫氣的質(zhì)量為：（V₂mL-V₁mL）×dg/mL=（V₂-V₁）×dg
設(shè)氫化鈣與水反應(yīng)生成的氫氣的質(zhì)量為x
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                   4
mg×w                x
  

42

4

=

mg×w

x

   解得：x=

2mw

21

g
設(shè)鈣與水反應(yīng)生成的氫氣的質(zhì)量為y
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；
40                 2
mg（1-w）            y

40

2

=

mg(1-w)

y

   解得：y=

m(1-w)

20

g
所以：

2mw

21

g+

m(1-w)

20

g═（V₂-V₁）×dg  

2mw

21

+

m(1-w)

20

=（V₂-V₁）×d
④由質(zhì)量守恒定律可知，生成氫氣的質(zhì)量為：m₁g-m₂g
由上述計(jì)算可知：

2mw

21

g+

m(1-w)

20

g=m₁g-m₂g
所以：

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂
故答為：（1）+2、-1，堿石灰；（2）②①④③；（3）無(wú)水硫酸銅，固體變藍(lán)；（4）①a．平衡分液漏斗和燒瓶中的氣壓；b．便于水流下；②Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑；③

2mw

21

+

m(1-w)

20

=（V₂-V₁）×d；④

2mw

21

+

m(1-w)

20

=m₁-m₂．

點(diǎn)評(píng)：本題是將實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)合在一起綜合題型．在計(jì)算是要注意，產(chǎn)生的氫氣一部分來(lái)自氫化鈣與水反應(yīng)生成的，另一部分來(lái)自鈣與水反應(yīng)反應(yīng)生成的．