氢化钙(CaH2)固体是一种储氢材料,是登山运动员常用的能源提供剂。 【阅读资料】 ①碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物; ②钙遇水立即发生剧烈反应生成氢氧化钙和氢气; ③氢化钙要密封保存,遇水反应生成氢氧化钙和氢气。 【氢化钙的制备】 氢化钙通常用氢气与钙加热制得。某化学兴趣小组设计的制取装置如图1所示(固定装置省略)。 回答下列问题: (1)装置A中制取氢气的化学方程式为 。 (2)装置B的作用是 。 (3)装置C中制取氢化钙的化学方程式为 。 (4)若不改变温度,整套装置气密性的检查方法是 。 【产品的定量测定】 通过上述方法制得的氢化钙样品中常混有未完全反应的钙(其余可能的杂质忽略不计)。样品纯度的测定步骤如下: ①检查装置气密性,装入药品,按图2(固定装置省略)所示连接仪器; ②调整水准管高度,使量气装置两边的液面保持同一水平。读取液面所在的刻度数据为10.0mL; ③将Y形管慢慢倾斜,直到A端的水全部与B端的样品混合; ④反应结束,冷却至室温,再次读取液面所在刻度数据为110.0mL。 回答下列问题: (5)如何判断样品与水完全反应: 。 (6)反应生成氢气的体积为 mL。 (7)已知该实验条件下,氢气的密度为0.09mg/mL,样品中氢化钙的纯度为 (结果精确到0.1%)。 |
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(4)将活塞关闭后,往分液漏斗中加入适量的水,用手指堵住装置D的导管口,打开活塞,若气密性良好,可观察到分液漏斗内的液面几乎不下降(合理均可);
(5)量气管中液面不再变化(合理均可);(6)100.0; (7)88.4%
(1)依据锌粒与稀盐酸反应原理书写方程式。锌粒与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气,反应的方程式是:Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑;
(2)根据碱石灰的成分和其中物质的性质分析解答。碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物,氧化钙与水可反应,氢氧化钠可作干燥剂,且与盐酸能反应,所以该装置的作用是吸收水蒸气和部分氯化氢气体;
(3)依据反应物、生成物和反应条件书写方程式。钙和氢气在加热的条件下生成氢化钙,方程式是Ca+H2CaH2;
(4)根据检查装置气密性的方法和题目要求分析解答。要检查该套装置的气密性,可以将活塞关闭后,往分液漏斗中加入适量的水,然后用手指堵住装置D的导管口,打开活塞,观察分液漏斗内的液面变化判断装置是否漏气;
(5)根据装置特点和氢化钙与水反应生成氢气进行分析。由于氢化钙与水反应生成氢气,所以判断样品与水是否完全反应,可以观察右边的量气管中液面,若不再变化,则已完全反应;
(6)氢气的体积等于反应前后液面差,为:110.0mL﹣10.0mL=100.0mL;
(7)依据氢气的质量=氢气的体积×氢气的密度求出氢气的质量,再结合氢化钙与水反应方程式及钙与水反应方程式,求出氢化钙的质量,进而计算样品中氢化钙的纯度。反应生成氢气的质量是:100.0mL×0.09mg/mL=9mg。设样品中氢化钙的质量是X,生成氢气质量为Y,则钙的质量为100mg﹣X,钙与水反应生成氢气质量为9mg﹣Y,则
CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑
42 4
X Y
=
解得Y=
Ca+2H2O=Ca(OH)2+H2↑
40 2
100mg﹣X 9mg﹣Y
根据:=
将Y=代入
解得X=88.4mg
所以样品中氢化钙的纯度为:×100%=88.4%。
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