Question

11．氫化鈣（CaH₂）固體是一種儲氫材料，是登山運動員常用的能源提供劑．鈣在加熱時能與氮氣、氫氣反應．氫化鈣遇水立即反應生成氫氧化鈣和氫氣．氫化鈣通常用氫氣與金屬鈣加熱制取，如圖是模擬制取裝置．

（1）下列關于氫化鈣的敘述正確的是c（選填序號）．
a．氫化鈣中陰離子的半徑小于Li⁺的半徑
b．氫化鈣的式量小于溴化氫，因此前者的熔點小于后者
c．氫化鈣也能與鹽酸反應生成氫氣
d．氫氣常用作還原劑，只具有還原性
（2）圖A裝置中制備氫氣所用的酸溶液最好選用b（選填序號）．
a．稀鹽酸  b．稀硫酸  c．稀硝酸   d．均可以
（3）裝置D中豎直導管的作用是平衡壓強，防止液體倒流．
（4）為了確認進入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，可在B、C之間再接一裝置，該裝置中加入的試劑是無水硫酸銅．加熱C裝置前要對H₂驗純，驗純的操作是收集一試管氣體，將管口靠近酒精燈火焰，若聽到“噗噗”的聲音．
（5）甲同學認為只要裝置合理、操作規(guī)范就可以排除生成a．b．c（選填序號）．
a．Ca₃N₂        b．CaO     c．Ca（OH）₂
（6）乙同學用如圖裝置測定制得的氫化鈣的純度．他稱取48g樣品，與足量的水反應，恒溫時，注射器量出產(chǎn)生的氣體為48.16L（已換算為標準狀況）．假設鈣只與氫氣發(fā)生了反應，請根據(jù)乙同學的實驗數(shù)據(jù)計算氫化鈣的純度（寫出計算過程）87.5%．

Answer 1

分析 氫化鈣的制備：鋅和稀硫酸反應：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，氫氣中含有水蒸氣，通過無水氯化鈣進行干燥，在裝置C中和鈣進行反應Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，生成氫化鈣，因氫化鈣遇水立即反應生成氫氧化鈣和氫氣，所以D防止空氣中的水蒸氣進行C中．
（1）a．核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越��；
b．一般離子晶體熔點大于分子晶體；
c．氫化鈣與鹽酸反應生成氯化鈣和氫氣；
d．氫氣常用作還原劑，也具有氧化性；
（2）a．稀鹽酸具有揮發(fā)性，制得的氣體中含有氯化氫；
b．稀硫酸與金屬制取氫氣，不含酸性雜質(zhì)氣體；
c．稀硝酸具有揮發(fā)性，且與金屬反應無氫氣；
d．根據(jù)分析只有硫酸可以；
（3）裝置D空氣中的水蒸氣進行C中，且排出尾氣，豎直導管能平衡壓強，防止液體倒流；
（4）確認進入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，可在B、C之間再接一裝置干燥管，利用干燥管中的無水硫酸銅遇到水是否變藍色，證明氫氣是否已經(jīng)干燥；依據(jù)氫氣的驗純方法分析判斷；
（5）鈣在加熱時能與氮氣、氫氣反應，氫化鈣遇水立即反應生成氫氧化鈣和氫氣，上述裝置制備過程中先利用生成的氫氣充滿整套裝置，在最后收集驗純，所以裝置中無空氣存在，不會生成氮化鈣，無水蒸氣存在，不會生成氫氧化鈣和氧化鈣；
（6）設混合物中氫化鈣的質(zhì)量為x，根據(jù)方程式CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑、Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑，列方程計算x的值，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)定義計算．

解答 解：（1）a．H^-與Li⁺核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑H^-＞Li⁺，故a錯誤；
b．氫化鈣為離子晶體，溴化氫為分子晶體，前者的熔點大于后者，不同類型的晶體熔點比較與式量無關，故b錯誤；
c．氫化鈣與鹽酸反應：CaH₂+2HCl=CaCl₂+H₂↑，能生成氫氣，故c正確；
d．氫氣常用作還原劑，但Ca+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaH₂，氫氣具有氧化性，故d錯誤；
故答案為：c；
（2）a．稀鹽酸具有揮發(fā)性，制得的氫氣中含有氯化氫，故a不選；
b．稀硫酸難揮發(fā)，與鋅反應生成的氫氣中除含水蒸氣，無其它雜質(zhì)，故b選；
c．稀硝酸與鋅無氫氣產(chǎn)生，故c不選；
d．通過以上分析，只有稀硫酸可以，故d不選；
故答案為：b；
（3）因氫化鈣遇水立即反應生成氫氧化鈣和氫氣，所以D防止空氣中的水蒸氣進行C中，且排出尾氣，豎直導管能平衡壓強，防止液體倒流，
故答案為：平衡壓強，防止液體倒流；
（4）確認進入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，可在B、C之間再接一裝置干燥管，利用干燥管中的無水硫酸銅遇到水是否變藍色，證明氫氣是否已經(jīng)干燥；依據(jù)氫氣的驗純方法是收集一試管氣體，將管口靠近酒精燈火焰，若聽到“噗噗”的聲音，說明H₂已經(jīng)純凈；
故答案為：無水硫酸銅；收集一試管氣體，將管口靠近酒精燈火焰，若聽到“噗噗”的聲音；
（5）鈣在加熱時能與氮氣、氫氣反應．氫化鈣遇水立即反應生成氫氧化鈣和氫氣，上述裝置制備過程中先利用生成的氫氣充滿整套裝置，在最后收集驗純，所以裝置中無空氣存在，不會生成氮化鈣（a），無水蒸氣存在，不會生成氫氧化鈣和氧化鈣（b．c），
故答案為：a．b．c；
（6）設混合物中氫化鈣的質(zhì)量為x，則鈣的質(zhì)量為48g-x，則：
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                   2
x                    $\frac{2x}{42}$
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                1
48g-x             $\frac{48g-x}{40}$            
$\frac{2x}{42}+\frac{48-x}{40}$=$\frac{48.16L}{22.4L/mol}$解得：x=42，則氫化鈣的純度：$\frac{42g}{48g}×100%$=87.5%，
故答案為：87.5%．

點評 本題以氫化鈣制備為載體，考查實驗基本技能與操作、對題中的信息的利用、對實驗裝置的理解分析、物質(zhì)分離提純、化學計算、實驗方案設計等，是對學生綜合能力的考查，題目難度中等．