Question

【題目】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)，遇水立刻劇烈反應(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．白色的無水硫酸銅粉末吸水后會(huì)變藍(lán)。

Ⅴ．堿石灰是固體氫氧化鈉和氧化鈣的混合物，堿石灰和無水氯化鈣都可以吸收水分。

【探究一：定性分析】

（1）對于“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）實(shí)驗(yàn)室可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是實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的裝置，請寫出其中反應(yīng)的化學(xué)方程式______________， 裝置B 中裝有無水氯化鈣，其作用是_______________________，若要證明進(jìn)入C 裝置中的氫氣已經(jīng)干燥，則應(yīng)該在B、C之間連接右圖中的哪個(gè)裝置：____________（填①或②），現(xiàn)象是__________________。

（4）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，向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)確實(shí)有CaH2生成。你認(rèn)為該結(jié)論是否正確_____________（填“是”或“否”），原因是________________。

【探究二：產(chǎn)物定量測定】

﹙5﹚測定原理：根據(jù)金屬鈣、氫化鈣都能與水反應(yīng)生成氣體的原理，采用測量氣體的體積的方法，測定制得的氫化鈣樣品的純度。甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下兩種方案。

甲方案：準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的氫化鈣樣品與水反應(yīng)，利用下圖裝置測定生成的氣體體積。為了比較準(zhǔn)確的測量氣體體積，在___________（填字母序號(hào)）進(jìn)行收集。

A．氣泡連續(xù)均勻時(shí) B．剛開始有氣泡時(shí)

（6）規(guī)格為100mL量筒的最大刻度靠近____________端（填寫“M”或“N”）。實(shí)驗(yàn)中100mL量筒中的水面下降到至45ml刻度時(shí)，收集到的氣體體積為______________mL。

乙方案：準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的氫化鈣樣品與水反應(yīng)，利用圖2中的一種裝置測定生成的氣體體積。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：①連接裝置并檢查裝置氣密性；②準(zhǔn)確稱量所制得的氫化鈣樣品質(zhì)量為46mg；③裝藥品，調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管至兩邊液面相平，讀數(shù)；④打開分液漏斗活塞，加入足量的水；⑤冷卻到室溫；⑥調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管，至裝置兩邊液面相平，讀數(shù)、計(jì)算生成氣體體積。

（7）相同條件下，使用_____________（填“裝置A”或“裝置B”）能使測定結(jié)果更準(zhǔn)確。

（8）步驟⑥中調(diào)節(jié)液面相平的操作是將水準(zhǔn)管______________（填“緩慢上移”或“緩慢下移”）。

（9）若稱取所制得的氫化鈣樣品質(zhì)量為46mg，步驟③中讀數(shù)為10mL，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，步驟⑥中讀數(shù)為56.7mL。試通過計(jì)算求出∶

①樣品中氫化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是___________。（該條件下氫氣的密度為0.09mg/mL，計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）

②若其它操作均正確，僅因下列因素會(huì)使氫化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果偏小的是_________（填字母序號(hào)）。

A．步驟④中加入的水量不足

B．步驟⑤中沒有冷卻至室溫

C．步驟③中平視凹液面最低處，步驟⑥中仰視凹液面最低處

D．步驟⑥中沒有調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管至兩邊液面相平，直接讀數(shù)

Answer 1

【答案】 乙 化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變（“H2O中氫氧原子的個(gè)數(shù)比是2：1而 Ca(OH)2 氫氧原子的個(gè)數(shù)比是1：1”或者“遵守質(zhì)量守恒定律”） -1 CaH2 + 2H2O == Ca(OH)2 + 2H2↑ Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑(或者Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑) 干燥氣體（或者吸水，合理即可） ② 白色固體不變藍(lán) 否 Ca 與H2O 反應(yīng)也能生成 Ca(OH)2 和H2↑ B N 45 A 緩慢下移 91.3% AD

【解析】（1）H2O中氫氧原子的個(gè)數(shù)比是2：1，而 Ca(OH)2 氫氧原子的個(gè)數(shù)比是1：1，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，只能生成氫氣；

（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)生成Ca（OH）2和H2，反應(yīng)方程式為：CaH2 + 2H2O == Ca(OH)2 + 2H2↑；

（3）實(shí)驗(yàn)室用稀硫酸和鋅反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，來制取氫氣，反應(yīng)方程式為：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑；裝置B中的無水氯化鈣是用于吸收氫氣中混有的水蒸氣；無水硫酸銅遇到水會(huì)變?yōu)樗{(lán)色，故要在二者之間接入②來檢驗(yàn)是否有水；當(dāng)白色固體不變藍(lán)時(shí)說明氣體中沒有水；

（4）鈣和氫化鈣都能與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，故不正確；

（5）測定生成的氣體體積時(shí)必須從剛開始就收集，因?yàn)榉磻?yīng)后試管內(nèi)會(huì)存有氫氣與原來存有的空氣抵消，體積才基本保持不變，故選B；

（6）量筒的底部的刻度值小，筒口處的刻度值大，故選N；實(shí)驗(yàn)中100mL量筒中的水面下降到至45ml刻度時(shí)，收集到的氣體體積為45mL；

（7）A 裝置中的導(dǎo)管使分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時(shí)稀硫酸能順利滴下，滴入錐形瓶的稀硫酸體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差，故選A ;

（8）由于集氣瓶中有氣體生成，故使水準(zhǔn)管中的液面升高，故調(diào)節(jié)液面相平的操作是將水準(zhǔn)管慢慢下移；

（9）①、步驟③中讀數(shù)為10mL，反應(yīng)結(jié)束后充分冷卻，步驟⑥中讀數(shù)為56.7mL，故生成氫氣的體積為56.7 mL-10 mL=46.7 mL，故生成氫氣的質(zhì)量為46.7mL0.09mg/mL=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

=

y=

Ca+2H2O═Ca（OH）2+H2↑

402

46mg-X4.2mg-y

=

將y=帶入，解得：x=42mg，

所以樣品中氫化鈣的純度為： =91.3%

②、A、步驟中的水量過少會(huì)導(dǎo)致樣品不能完全反應(yīng)，故測量結(jié)果會(huì)偏小，正確；

B、當(dāng)溫度沒有冷卻時(shí)讀數(shù)，氣體受熱膨脹，使測結(jié)果偏大，錯(cuò)誤；

C、步驟③中平視凹液面最低處，步驟⑥中仰視凹液面最低處時(shí)測量的氣體的體積偏大，故氫化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果偏大，錯(cuò)誤；

D、步驟⑥中沒有調(diào)節(jié)水準(zhǔn)管至兩邊液面相平，直接讀數(shù)，測得的體積偏小，故氫化鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果偏小，正確。故選AD。