氢化钙（CaH2）是一种常用的储氢材料，也是登山运动员常用的能源提供剂．资料在线Ⅰ．金属钙的活动性很强，遇水即刻剧烈反应生成氢氧化钙，同时产生一种气体．Ⅱ．氢化钙要密封

Question

氢化钙（CaH₂）是一种常用的储氢材料，也是登山运动员常用的能源提供剂．
【资料在线】
Ⅰ．金属钙的活动性很强，遇水即刻剧烈反应生成氢氧化钙，同时产生一种气体．
Ⅱ．氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应，放出氢气．
Ⅲ．用氢气与金属钙加热的方法可制得氢化钙．
Ⅳ．白色的无水硫酸铜粉末吸水后会变蓝．
探究一：定性分析
（1）对于“金属钙与水反应生成的气体”有如下猜想：甲．氧气，乙．氢气你支持______（填“甲”、“乙”）观点，理由是______．
（2）CaH₂中氢元素的化合价是______，写出CaH₂与水反应的化学方程式______；
（3）登山运动员常携带氢化钙作为能源提供剂，与携带氢气相比，其优点是______；
（4）用氢气与金属钙加热可得到氢化钙，以下是反应装置图．

装置A 中装有锌粒和稀硫酸，请写出其反应的化学方程式______，装置B 中装有无水氯化钙，其作用是______，若要证明进入C 装置中的氢气已经干燥，在B、C之间应连接下图中的哪个装置：______（填①或②），现象是______．
（5）制备CaH₂实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，在溶液中滴入酚酞后显红色．该同学据此判断：上述实验确有CaH₂生成．你认为是否正确______（填“是”或“否”）；原因是______．
探究二：产物定量测定
测定原理：根据金属钙、氢化钙都能与水反应生成气体的原理，采用测定气体的体积的方法．
（1）取氢化钙样品与水反应，利用图1装置测定生成的气体体积时，在______即进行收集（填字母）．
A．气泡连续均匀时
B．刚开始有气泡时
（2）利用该装置，测得的气体体积总是会偏小，同学讨论后采用图2装置测定气体体积．该装置的优点是______，如何实现A中的水与B中样品接触而发生反应______．
（3）称取46mg 所制得的氢化钙样品，注射器D开始时活塞停留在10mL刻度处，反应结束后充分冷却，活塞最终停留57.04mL刻度处．试通过计算求出样品中氢化钙的纯度（即氢化钙在样品中的质量分数）是______．（设该条件下每11.2mL氢气的质量为1mg）
反思提高：
（1）上述实验在学校的实验室内，通过托盘天平等称量工具______（填“能”、“不能”）完成．
（2）测量小组利用电子天平，采用如下图所示方法以反应前后失去的质量来求算纯度，结果纯度的测定值偏______．

Answer 1

【探究一：定性分析】
（1）由于金属钙与水反应生成的气体中的氢和氧都存在与反应物水中，水中氢原子和氧原子的个数比为2：1，所以生成气体只能是氢气；
（2）在CaH₂中钙显+2价，根据正负化合价代数和为零，得氢化合价为-1价；CaH₂与水反应的反应物是CaH₂和H₂O生成物是Ca（OH）₂和H₂用观察法配平；
（3）固体燃料携带方便，且水是登山运动员必须携带物质，有水就能提供出高能量的氢能，所以比携带氢气好；
（4）锌粒和稀硫酸反应的反应物是锌和硫酸，生成物是硫酸锌和氢气，用观察法配平，由于氯化钙具有吸水性可做干燥剂，所以作用是除去混在气体中的水分；因为硫酸铜遇水变蓝，所以在BC之间加入硫酸铜，如果变蓝说明水没被除尽，如果不变蓝说明被除尽；
（5）观察到有气泡冒出，在溶液中滴入酚酞后显红色．该同学据此判断：上述实验确有CaH₂生成，是错误的因为钙与水反应的现象与氢化钙与水反应的现象相同；
【探究二：产物定量测定】
（1）测定生成的气体体积时必须从刚开始就收集，因为反应后试管内会存有氢气与原来存有的空气抵消，体积才基本保持不变；
（2）根据两个装置的不同点可分析出改进后的装置有以下优点：①排除了“因液体加入引起气体排出导致的气体体积测定误差”的可能；②避免了实验操作时，无论塞紧橡皮塞的动作多快，都会有气体逸散的可能；③胶皮管能使两支管内中气体压强保持平衡，便于管 A 中液体顺利流入管B；④评价气球：气球膨胀过程还可以在一定程度上缓冲一下压强，以防氢气直接快速进入注射器，造成活塞脱落，导致实验失败；因为AB管连接处均有胶皮管连接，所以慢慢倾斜A 管，直至液体流入B；
（3）由注射器D开始时活塞停留在10mL刻度处，反应结束后充分冷却，活塞最终停留57.04mL刻度处，可知生成氢气：57.04mL-10mL=47.04mL，又因为该条件下每11.2mL氢气的质量为1mg所以氢气的质量为：
(47.04mL)/(11.2mL/mg)=4.2mg，设混合物中氢化钙的质量为X，生成氢气质量为Y，则钙的质量为46mg-X，钙与水反应生成氢气质量为4.2mg-Y则：
CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
42                  4
X                   Y
根据：(42)/(4)＝(X)/(Y)解得Y=(2X)/(21)

Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                2
46mg-X        4.2mg-Y
根据：(40)/(2)＝(46mg−X)/(4.2mg−Y) 
将Y=(2X)/(21)代入解得X=42mg，所以样品中氢化钙的纯度为：(42mg)/(46mg)×100%=91.30%；
 实验在学校的实验室内，通过托盘天平不能测出气体体积，所以不能完成，由于碱石灰具有吸水性，能吸收空气中的水分，导致装置质量变化值变小，即产生氢气的质量少了计算结果会偏小．
故答案为：
【探究一：定性分析】
（1）乙；钙与水反应若生成氧气，反应前后氢氧原子个数比不守恒（反应前氢氧原子个数比为 2/1，反应后会大于 2/1）．（其他合理方案也可）
（2）-1； CaH₂+2H₂O═Ca（OH）₂+2H₂↑
（3）固体燃料携带方便，且水是登山运动员必须携带物质，有水就能提供出高能量的氢能
（4）Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；   除去氢气中混有的水蒸气；②；  无水硫酸铜不变色
（5）否；  因为Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑也能呈现相同的现象（文字表述也可以）
【探究二：产物定量测定】
（1）B；
（2）优点（以下4点只要学生答出其中一点即得1分）
①排除了“因液体加入引起气体排出导致的气体体积测定误差”的可能；
②避免了实验操作时，无论塞紧橡皮塞的动作多快，都会有气体逸散的可能；
③胶皮管能使两支管内中气体压强保持平衡，便于管 A 中液体顺利流入管B；
④评价气球：气球膨胀过程还可以在一定程度上缓冲一下压强，以防氢气直接快速进入注射器，造成活塞脱落，导致实验失败．
因为AB管连接处均有胶皮管连接，所以慢慢倾斜A 管，直至液体流入B
（3）91.30%
【反思提高】
（1）不能
（2）偏低．