Question

1．軍事和氣象野外作業(yè)常用CaH₂做為生氫劑，鈣與氫氣隔絕空氣加熱可獲得CaH₂． 現(xiàn)有甲、乙兩位同學分別設計了制備純凈CaH₂的實驗，裝置如圖1所示（分別以序號Ⅰ、Ⅱ表示．鐵架臺等夾持固定儀器已略去）．請回答下列問題：

（1）最后實驗結(jié)果顯示，兩位同學的實驗裝置設計都有缺陷．請你兩套裝罝中選取你認為合理的部分，按從左到右的順序組裝一套制取CaH₂的合理裝置DBC（用序號A、B、C…表亦）
（2）根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下，請補全必要的實驗步驟；
步驟1：檢査裝置氣密性后，裝人藥品
步驟2：打開彈簧夾，使鹽酸與鋅粒接觸產(chǎn)生氣體1
步驟3向裝置中通入氫氣并在C處收集氫氣并檢驗是否純凈
舟驟4：點燃酒精饤，反應一段時間：
步驟5：停止加熱，繼續(xù)通入氫氣使固體充分冷卻
步驟6：關(guān)閉彈簧夾使鹽酸與鋅粒分離，停止反應，
（3）離子型金屬氫化物，如NaH、CaH₂，等，易與水反應產(chǎn)牛氫氣．試寫出CaH₂與水反應的化學反應方程式，并用單線橋表示出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：，結(jié)合上述反應，實驗結(jié)束后，甲同學取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色，該同學據(jù)此推斷，上述實驗確有CaH₂生成．請你分析該同學的判斷是否合理？（填“是”或“否”）．若不合理解釋原因（若判斷合理，此問不用兩答）否，金屬鈣和水反應也有相似的實驗現(xiàn)象
（4）乙同學利用如圖2裝置，通過測定一定質(zhì)量固體和足量水反應生成氣體的體積來判斷是否有CaH₂生成．若固體的質(zhì)量為m g、實驗條件下的氣體摩爾體枳為a L/mol、滴人到燒瓶中的水的體積為bL，當V（H₂）體積為$\frac{mg}{42g/mol}$×aL/mol-bL＜V（H₂）＜$\frac{mg}{40g/mol}×aL/mol$×2-bL 范圍時，可說明有CaH₂生成．

Answer 1

分析 （1）用鋅和稀鹽酸制取氫氣時，該反應是放熱反應，放出的熱量使鹽酸、水揮發(fā)，所以得到的氣體中含有氯化氫和水蒸氣，為防止HCl和水與Ca反應，則應該先除雜、干燥氫氣；加熱條件下氫氣和Ca反應生成氫化鈣，為防止空氣中水蒸氣和氧氣進入硬質(zhì)試管中，右邊連接硬質(zhì)試管的導氣管應該與干燥管相連；
（2）步驟3：在點燃酒精燈之前，應該通入氫氣并檢驗氫氣純度；
步驟5：停止加熱，且要防止氫化鈣水解和被氧化；
（3）氫化鈣和水反應生成氫氧化鈣和氫氣，該反應中H元素化合價由+1價、-1價變?yōu)?價，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是2；Ca和水反應也生成氫氣和氫氧化鈣，與氫化鈣和水反應產(chǎn)物相同；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，生成氫氣物質(zhì)的量與鈣的物質(zhì)的量相等，是氫化鈣的物質(zhì)的量2倍，如果只含氫化鈣，生成氫氣體積=$\frac{mg}{42g/mol}$×aL/mol-bL，如果只含鈣，生成氫氣體積=$\frac{mg}{40g/mol}×aL/mol$×2-bL．

解答 解：（1）用鋅和稀鹽酸制取氫氣時，該反應是放熱反應，放出的熱量使鹽酸、水揮發(fā)，所以得到的氣體中含有氯化氫和水蒸氣，為防止HCl和水與Ca反應，則應該先除雜、干燥氫氣；加熱條件下氫氣和Ca反應生成氫化鈣，為防止空氣中水蒸氣和氧氣進入硬質(zhì)試管中，右邊連接硬質(zhì)試管的導氣管應該與干燥管相連，為達到實驗目的，選取的儀器應該是DBC，故答案為：DBC；
（2）步驟3：在點燃酒精燈之前，應該通入氫氣并檢驗氫氣純度，否則易產(chǎn)生爆炸；
步驟5：停止加熱，且要防止氫化鈣水解和被氧化，所以要繼續(xù)通入氫氣使固體充分冷卻，
故答案為：向裝置中通入氫氣并在C處收集氫氣并檢驗是否純凈；停止加熱，繼續(xù)通入氫氣使固體充分冷卻；
（3）氫化鈣和水反應生成氫氧化鈣和氫氣，該反應中H元素化合價由+1價、-1價變?yōu)?價，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是2，其轉(zhuǎn)移電子方向和數(shù)目為；Ca和水反應也生成氫氣和氫氧化鈣，與氫化鈣和水反應產(chǎn)物相同，所以不能據(jù)此判斷含有氫化鈣，
故答案為：；否；金屬鈣和水反應也有相似的實驗現(xiàn)象；
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，生成氫氣物質(zhì)的量與鈣的物質(zhì)的量相等，是氫化鈣的物質(zhì)的量2倍，如果只含氫化鈣，生成氫氣體積=$\frac{mg}{42g/mol}$×aL/mol-bL，如果只含鈣，生成氫氣體積=$\frac{mg}{40g/mol}×aL/mol$×2-bL，如果鈣和氫化鈣都有，則生成氫氣體積介于二者之間，故答案為：$\frac{mg}{42g/mol}$×aL/mol-bL＜V（H₂）＜$\frac{mg}{40g/mol}×aL/mol$×2-bL．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，涉及實驗基本操作、實驗裝置選取、化學方程式的計算、氧化還原反應等知識點，側(cè)重考查基本操作、基本理論，明確實驗原理及基本操作方法是解本題關(guān)鍵，題目難度不大．