Question

4．氫化鋰（LiH）在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能夠引起燃燒．某活動小組準(zhǔn)備使用下列裝置制備LiH固體．

甲同學(xué)的實驗方案如下：
（1）儀器的組裝連接：上述儀器裝置接口的連接順序為e接a，b接f，g接d（f和g調(diào)換也可以），加入藥品前首先要進(jìn)行的實驗操作是檢驗裝置氣密性（不必寫出具體的操作方法）；其中裝置B的作用是除去H₂中的H₂O和HCl．
（2）添加藥品：用鑷子從試劑瓶中取出一定量金屬鋰（固體石蠟密封），然后在甲苯中浸洗數(shù)次，該操作的目的是除去鋰表面的石蠟，然后快速把鋰放入到石英管中．
（3）通入一段時間氫氣后加熱石英管，在加熱D處的石英管之前，必須進(jìn)行的實驗操作是收集c處排出的氣體并檢驗H₂純度．
（4）加熱一段時間后停止加熱，繼續(xù)通氫氣冷卻，然后取出LiH，裝入氮封的瓶里，保存于暗處．采取上述操作的目的是為了避免LiH與空氣中的水蒸氣接觸而發(fā)生危險．（反應(yīng)方程式：LiH+H₂O=LiOH+H₂↑），分析該反應(yīng)原理，完成LiH與無水乙醇反應(yīng)的化學(xué)方程式LiH+CH₃CH₂OH=CH₃CH₂OLi+H₂↑．
（5）準(zhǔn)確稱量制得的產(chǎn)品0.174g，在一定條件下與足量水反應(yīng)后，共收集到氣體470.4mL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則產(chǎn)品中LiH與Li的物質(zhì)的量之比為10：1．
（6）乙同學(xué)對甲的實驗方案提出質(zhì)疑，他認(rèn)為未反應(yīng)的H₂不能直接排放，所以在最后連接了裝置E用來收集H₂，請將E裝置補(bǔ)充完整．

Answer 1

分析 （1）氫氣和鋰發(fā)生反應(yīng)生成LiH，制備LiH固體需要制備氫氣，LiH在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能夠引起燃燒，所以制備得到的氫氣必須干燥純凈，利用A裝置制備氫氣，用裝置B中的堿石灰除去氫氣中的氯化氫和水蒸氣，通入裝置D中加熱和鋰反應(yīng)生成氫化鋰，最后連接裝置C，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入裝置D和生成的氫化鋰發(fā)生反應(yīng)；
制備氣體裝置，加入藥品前首先要進(jìn)行的實驗操作是：檢驗裝置氣密性；
（2）石蠟是有機(jī)物，易溶解于有機(jī)溶劑甲苯；
（3）使用前應(yīng)通入一段時間氫氣，排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時氫氣不純發(fā)生爆炸危險；
（4）LiH與H₂O發(fā)生水解反應(yīng)，鋰離子結(jié)合氫氧根離子，氫負(fù)離子與氫離子結(jié)構(gòu)生成氫氣，LiH與乙醇反應(yīng)類似，羥基提供H原子與LiH反應(yīng)生成氫氣，另外部分結(jié)合生成CH₃CH₂OLi；
（5）設(shè)LiH與Li的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)方程式表示出生成氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)二者總質(zhì)量、氫氣總體積列方程計算解答；
（6）裝置E用來收集H₂，利用的是在燒瓶中收集氫氣，所以根據(jù)排水量氣法設(shè)計裝置，導(dǎo)氣管短進(jìn)長出．

解答 解：（1）氫氣和鋰發(fā)生反應(yīng)生成LiH，制備LiH固體需要制備氫氣，LiH在干燥的空氣中能穩(wěn)定存在，遇水或酸能夠引起燃燒，所以制備得到的氫氣必須干燥純凈，利用A裝置制備氫氣，用裝置B中的堿石灰除去氫氣中的氯化氫和水蒸氣，通入裝置D中加熱和鋰反應(yīng)生成氫化鋰，最后連接裝置C，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入裝置D和生成的氫化鋰發(fā)生反應(yīng)，裝置連接順序為：e接a，b接f，g接d（f和g調(diào)換也可以）；
制備氣體裝置，加入藥品前首先要進(jìn)行的實驗操作是：檢驗裝置氣密性；
裝置B中堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，氧化鈣與水可反應(yīng)，氫氧化鈉可作干燥劑，且與鹽酸能反應(yīng)，所以該裝置的作用是吸收水蒸氣和部分氯化氫氣體，
故答案為：e接a，b接f，g接d（f和g調(diào)換也可以）；檢驗裝置氣密性；除去H₂中的H₂O和HCl；
（2）取出一定量金屬鋰（固體石蠟密封），然后在甲苯中浸洗數(shù)次，利用石蠟是有機(jī)物易溶解于有機(jī)溶劑甲苯中，操作的目的是除去鋰表面的石蠟，
故答案為：除去鋰表面的石蠟；
（3）使用前應(yīng)通入一段時間氫氣，排盡裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時氫氣不純發(fā)生爆炸危險，在加熱D處的石英管之前，必須進(jìn)行的實驗操作是：收集c處排出的氣體并檢驗H₂純度，
故答案為：收集c處排出的氣體并檢驗H₂純度；
（4）LiH與H₂O發(fā)生水解反應(yīng)，鋰離子結(jié)合氫氧根離子，氫負(fù)離子與氫離子結(jié)構(gòu)生成氫氣，LiH與乙醇反應(yīng)類似，羥基提供H原子與LiH反應(yīng)生成氫氣，另外部分結(jié)合生成CH₃CH₂OLi，反應(yīng)方程式為：LiH+CH₃CH₂OH=CH₃CH₂OLi+H₂↑，
故答案為：LiH+CH₃CH₂OH=CH₃CH₂OLi+H₂↑；
（5）設(shè)LiH與Li的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
LiH+H₂O=H₂↑+LiOH
xmol   xmol
2Li+2H₂O=2LiOH+H₂↑
ymol        0.5y mol

$\left\{\begin{array}{l}{8x+7y=0.174g}\\{x+0.5y=\frac{0.4704L}{22.4L/mol}}\end{array}\right.$解得x=0.02、y=0.002
故LiH與Li的物質(zhì)的量之比為0.02mol：0.002mol=10：1，
故答案為：10：1；
（6）裝置E用來收集H₂，利用的是在燒瓶中收集氫氣，所以根據(jù)排水量氣法設(shè)計裝置，導(dǎo)氣管短進(jìn)長出，裝置圖為，
故答案為：．

點評 本題考查化學(xué)實驗制備方案，理解原理是解題關(guān)鍵，涉及對裝置及操作的分析評價、氣體收集、化學(xué)方程式的計算等，題目難度中等．