Question

氫化鈣（CaH₂）是一種常用的儲(chǔ)氫材料，也是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑．
【資料在線】
Ⅰ．金屬鈣的活動(dòng)性很強(qiáng)，遇水即刻劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈣，同時(shí)產(chǎn)生一種氣體．
Ⅱ．氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發(fā)生反應(yīng)，放出氫氣．
Ⅲ．用氫氣與金屬鈣加熱的方法可制得氫化鈣．
Ⅳ．白色的無(wú)水硫酸銅粉末吸水后會(huì)變藍(lán)．
探究一：定性分析
（1）對(duì)于“金屬鈣與水反應(yīng)生成的氣體”有如下猜想：甲．氧氣，乙．氫氣你支持______（填“甲”、“乙”）觀點(diǎn)，理由是______．
（2）CaH₂中氫元素的化合價(jià)是______，寫出CaH₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式______；
（3）登山運(yùn)動(dòng)員常攜帶氫化鈣作為能源提供劑，與攜帶氫氣相比，其優(yōu)點(diǎn)是______；
（4）用氫氣與金屬鈣加熱可得到氫化鈣，以下是反應(yīng)裝置圖．

裝置A 中裝有鋅粒和稀硫酸，請(qǐng)寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式______，裝置B 中裝有無(wú)水氯化鈣，其作用是______，若要證明進(jìn)入C 裝置中的氫氣已經(jīng)干燥，在B、C之間應(yīng)連接下圖中的哪個(gè)裝置：______（填①或②），現(xiàn)象是______．
（5）制備CaH₂實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某同學(xué)取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，在溶液中滴入酚酞后顯紅色．該同學(xué)據(jù)此判斷：上述實(shí)驗(yàn)確有CaH₂生成．你認(rèn)為是否正確______（填“是”或“否”）；原因是______．
探究二：產(chǎn)物定量測(cè)定
測(cè)定原理：根據(jù)金屬鈣、氫化鈣都能與水反應(yīng)生成氣體的原理，采用測(cè)定氣體的體積的方法．
（1）取氫化鈣樣品與水反應(yīng)，利用圖1裝置測(cè)定生成的氣體體積時(shí)，在______即進(jìn)行收集（填字母）．
A．氣泡連續(xù)均勻時(shí)
B．剛開(kāi)始有氣泡時(shí)
（2）利用該裝置，測(cè)得的氣體體積總是會(huì)偏小，同學(xué)討論后采用圖2裝置測(cè)定氣體體積．該裝置的優(yōu)點(diǎn)是______，如何實(shí)現(xiàn)A中的水與B中樣品接觸而發(fā)生反應(yīng)______．
（3）稱取46mg 所制得的氫化鈣樣品，注射器D開(kāi)始時(shí)活塞停留在10mL刻度處，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，活塞最終停留57.04mL刻度處．試通過(guò)計(jì)算求出樣品中氫化鈣的純度（即氫化鈣在樣品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）是______．（設(shè)該條件下每11.2mL氫氣的質(zhì)量為1mg）
反思提高：
（1）上述實(shí)驗(yàn)在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，通過(guò)托盤天平等稱量工具_(dá)_____（填“能”、“不能”）完成．
（2）測(cè)量小組利用電子天平，采用如下圖所示方法以反應(yīng)前后失去的質(zhì)量來(lái)求算純度，結(jié)果純度的測(cè)定值偏______．

Answer 1

【答案】分析：【探究一：定性分析】
（1）根據(jù)反應(yīng)物中鉻種原子個(gè)數(shù)比考慮；
（2）根據(jù)化合價(jià)的計(jì)算方法和方程式的書寫方法考慮；
（3）根據(jù)氣體體積大不容易攜帶而固體體積小攜帶方便考慮；
（4）根據(jù)方程式的寫法，氯化鈣的吸水性，硫酸銅遇水變藍(lán)的特性考慮；
（5）觀察到有氣泡冒出，在溶液中滴入酚酞后顯紅色．只能說(shuō)明有氣體生成，溶液顯堿性，根據(jù)氫化鈣與水反應(yīng)和鈣與水反應(yīng)的現(xiàn)象來(lái)分析本題；根據(jù)氫化鈣與水反應(yīng)的現(xiàn)象與鈣與水反應(yīng)的現(xiàn)象來(lái)考慮結(jié)論是否正確；
【探究二：產(chǎn)物定量測(cè)定】
（1）根據(jù)反應(yīng)后試管內(nèi)會(huì)存有氫氣與原來(lái)存有的空氣抵消考慮；
（2）根據(jù)裝置的不同點(diǎn)考慮；
（3）根據(jù)活塞讀數(shù)計(jì)算出氫氣的體積再換算成質(zhì)量，根據(jù)兩個(gè)方程式進(jìn)行計(jì)算即可；實(shí)驗(yàn)在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，通過(guò)托盤天平不能測(cè)出氣體體積；根據(jù)堿石灰的吸水性考慮．
解答：解：【探究一：定性分析】
（1）由于金屬鈣與水反應(yīng)生成的氣體中的氫和氧都存在與反應(yīng)物水中，水中氫原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為2：1，所以生成氣體只能是氫氣；
（2）在CaH₂中鈣顯+2價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，得氫化合價(jià)為-1價(jià)；CaH₂與水反應(yīng)的反應(yīng)物是CaH₂和H₂O生成物是Ca（OH）₂和H₂用觀察法配平；
（3）固體燃料攜帶方便，且水是登山運(yùn)動(dòng)員必須攜帶物質(zhì)，有水就能提供出高能量的氫能，所以比攜帶氫氣好；
（4）鋅粒和稀硫酸反應(yīng)的反應(yīng)物是鋅和硫酸，生成物是硫酸鋅和氫氣，用觀察法配平，由于氯化鈣具有吸水性可做干燥劑，所以作用是除去混在氣體中的水分；因?yàn)榱蛩徙~遇水變藍(lán)，所以在BC之間加入硫酸銅，如果變藍(lán)說(shuō)明水沒(méi)被除盡，如果不變藍(lán)說(shuō)明被除盡；
（5）觀察到有氣泡冒出，在溶液中滴入酚酞后顯紅色．該同學(xué)據(jù)此判斷：上述實(shí)驗(yàn)確有CaH₂生成，是錯(cuò)誤的因?yàn)殁}與水反應(yīng)的現(xiàn)象與氫化鈣與水反應(yīng)的現(xiàn)象相同；
【探究二：產(chǎn)物定量測(cè)定】
（1）測(cè)定生成的氣體體積時(shí)必須從剛開(kāi)始就收集，因?yàn)榉磻?yīng)后試管內(nèi)會(huì)存有氫氣與原來(lái)存有的空氣抵消，體積才基本保持不變；
（2）根據(jù)兩個(gè)裝置的不同點(diǎn)可分析出改進(jìn)后的裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：①排除了“因液體加入引起氣體排出導(dǎo)致的氣體體積測(cè)定誤差”的可能；②避免了實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，無(wú)論塞緊橡皮塞的動(dòng)作多快，都會(huì)有氣體逸散的可能；③膠皮管能使兩支管內(nèi)中氣體壓強(qiáng)保持平衡，便于管 A 中液體順利流入管B；④評(píng)價(jià)氣球：氣球膨脹過(guò)程還可以在一定程度上緩沖一下壓強(qiáng)，以防氫氣直接快速進(jìn)入注射器，造成活塞脫落，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗；因?yàn)锳B管連接處均有膠皮管連接，所以慢慢傾斜A 管，直至液體流入B；
（3）由注射器D開(kāi)始時(shí)活塞停留在10mL刻度處，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，活塞最終停留57.04mL刻度處，可知生成氫氣：57.04mL-10mL=47.04mL，又因?yàn)樵摋l件下每11.2mL氫氣的質(zhì)量為1mg所以氫氣的質(zhì)量為：
=4.2mg，設(shè)混合物中氫化鈣的質(zhì)量為X，生成氫氣質(zhì)量為Y，則鈣的質(zhì)量為46mg-X，鈣與水反應(yīng)生成氫氣質(zhì)量為4.2mg-Y則：
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                  4
X                   Y
根據(jù)：解得Y=

Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                2
46mg-X        4.2mg-Y
根據(jù)： 
將Y=代入解得X=42mg，所以樣品中氫化鈣的純度為：×100%=91.30%；
 實(shí)驗(yàn)在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，通過(guò)托盤天平不能測(cè)出氣體體積，所以不能完成，由于堿石灰具有吸水性，能吸收空氣中的水分，導(dǎo)致裝置質(zhì)量變化值變小，即產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量少了計(jì)算結(jié)果會(huì)偏�。�
故答案為：
【探究一：定性分析】
（1）乙；鈣與水反應(yīng)若生成氧氣，反應(yīng)前后氫氧原子個(gè)數(shù)比不守恒（反應(yīng)前氫氧原子個(gè)數(shù)比為 2/1，反應(yīng)后會(huì)大于 2/1）．（其他合理方案也可）
（2）-1； CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
（3）固體燃料攜帶方便，且水是登山運(yùn)動(dòng)員必須攜帶物質(zhì)，有水就能提供出高能量的氫能
（4）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；   除去氫氣中混有的水蒸氣；②；  無(wú)水硫酸銅不變色
（5）否；  因?yàn)镃a+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑也能呈現(xiàn)相同的現(xiàn)象（文字表述也可以）
【探究二：產(chǎn)物定量測(cè)定】
（1）B；
（2）優(yōu)點(diǎn)（以下4點(diǎn)只要學(xué)生答出其中一點(diǎn)即得1分）
①排除了“因液體加入引起氣體排出導(dǎo)致的氣體體積測(cè)定誤差”的可能；
②避免了實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，無(wú)論塞緊橡皮塞的動(dòng)作多快，都會(huì)有氣體逸散的可能；
③膠皮管能使兩支管內(nèi)中氣體壓強(qiáng)保持平衡，便于管 A 中液體順利流入管B；
④評(píng)價(jià)氣球：氣球膨脹過(guò)程還可以在一定程度上緩沖一下壓強(qiáng)，以防氫氣直接快速進(jìn)入注射器，造成活塞脫落，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失�。�
因?yàn)锳B管連接處均有膠皮管連接，所以慢慢傾斜A 管，直至液體流入B
（3）91.30%
【反思提高】
（1）不能
（2）偏低．
點(diǎn)評(píng)：解答本題容易出錯(cuò)的地方是對(duì)猜想的判斷要知道氣體是從水中出來(lái)要根據(jù)水中氫原子和氧原子的個(gè)數(shù)比考慮，在回答裝置優(yōu)點(diǎn)時(shí)要結(jié)合兩種裝置的不同的地方，通過(guò)分析改裝后裝置的具體操作過(guò)程來(lái)分析出優(yōu)點(diǎn)．