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，某研究性学习小组模拟生产企业制取氢化钙．查阅资料Ⅰ白色的无水硫酸铜粉末吸水后会变蓝；Ⅱ碱石灰是氧

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，某研究性学习小组模拟生产企业制取氢化钙．
【查阅资料】
Ⅰ白色的无水硫酸铜粉末吸水后会变蓝；
Ⅱ碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物；
Ⅲ钙、氢化钙遇水立即发生剧烈反应：Ca+2H₂O=Ca（OH）₂+H₂↑；CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
Ⅳ钙能燃烧生成氧化钙；氢化钙能燃烧生成氧化钙和水．
【实验原理】
用锌粒和稀硫酸反应制得干燥、纯净的氢气，再与金属钙在加热的条件下直接化合，即可制得CaH₂．
（1）同学们设计了以下实验装置：
请回答：
①装置A中发生反应的化学方程式为___；为了实验安全，点燃C装置酒精灯前应先___；
②上图1装置B中装有无水氯化钙，其作用是干燥H₂，若要证明进入C装置中的氢气已经干燥，在B、C之间应连接图2中的___（选填：①或②）装置；
③图1装置D中浓硫酸的作用是___；
【进行实验）过程略
【验证产物】略
【实验拓展】（2）定性实验用化学方法鉴别Ca与CaH₂，完成下表中内容．

实验步骤	预期现象和结论
取少量固体样品，在干燥条件下与氧气反应，将 其产物通入装有无水硫酸铜的干燥管；	___

（3）定量实验：测定Ca和CaH₂混合物中CaH₂的质量分数．

①取m1g样品与水完全反应，利用如图3装置测定生成的气体体积时，在___时进行收集（选填字母）；
a．刚开始有气泡时      b．气泡连续均匀冒出时       C．气体经过验纯
②按图3实验装置进行测定时，甲同学发现，即使气密性良好，操作正确，测得的气体体积还是偏大，可能原因是___；（写出任一点即可）
③乙同学将实验装置改进为如图4（固定装置省略）所示，调整水准管高度，使量气装置两边的液面保持在同一水平面上，读取量气管中液面所示刻度为10.0mL．将Y形管慢慢倾斜，直至A中的水全部倒入B中，与样品混合反应，待反应结束后，冷却至室温，再次调节量气管与水准管液面相平，读取量气管中液面所示刻度为98.9mL．已知该实验条件下，氢气的密度为0.09mg/mL．样品中氢化钙的质量分数为___；（结果精确到0.1%）
【反思与交流】
（4）登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是氢化钙是固体，携带方便．既然金属钙与水反应也能生成氢气，为什么还要将金属钙制备成氢化钙呢？你的观点是___．

Answer 1

（1）
①装置A中，是锌粒与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气．对应的化学方程式为 Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；由于氢气具有可燃性，为防止使用过程因为装置内有空气（氧气）而导致氢气爆炸，所以在点燃C装置酒精灯前应先在E导管口收集氢气进行验纯或先通一会儿氢气；
②上图1装置B中装有无水氯化钙，其作用是干燥H₂，检验水蒸气应该使用无水硫酸铜，所以若要证明进入C装置中的氢气已经干燥，在B、C之间应连接图2中的 ②装置；
③图1装置D中浓硫酸的作用是 防止空气中的水蒸汽进入C中；
【实验拓展】（2）由于“钙能燃烧生成氧化钙；氢化钙能燃烧生成氧化钙和水“，所以 鉴定钙或者碳化钙，可以借助点燃固体检验对应物质是否含水，所以有如下的实验：

实验步骤	预期现象和结论
取少量固体样品，在干燥条件下与氧气反应，将 其产物通入装有无水硫酸铜的干燥管；	若观察到无水硫酸铜变蓝色，证明是氢化钙，反之是钙

（3）定量实验：测定Ca和CaH₂混合物中CaH₂的质量分数．
①取m₁g样品与水完全反应，利用如图3装置测定生成的气体体积时，由于生成的气体占有体积，所以从开始就应该收集，而不是强调达到一定纯度才可以收集，所以选：a．
②按图3实验装置进行测定时，由于滴入的液体是有体积的，滴入后导致右侧的体积变大，同时无论是钙还是氢化钙和水反应都有热量放出，导致气体体积膨胀，都会影响结果，所以，即使气密性良好，操作正确，测得的气体体积还是偏大．
③反应前读取量气管中液面所示刻度为10.0mL，反应后读取量气管中液面所示刻度为98.9mL，则生成的氢气的体积为99.9mL-10.0mL=88.9mL．已知该实验条件下，氢气的密度为0.09mg/mL．则生成的氢气的质量为88.9mL×0.09mg/mL≈8mg．
设氢化钙的质量为x，则钙的质量为100mg-x．
Ca+2H₂O=Ca（OH）₂+H₂↑；
40                               2
100mg-x                    (100mg-x)/(20)
CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
42                                     4
x                                        (4)/(42)x

  (100mg-x)/(20)+(4)/(42)x=8mg
x≈66.3mg
样品中氢化钙的质量分数为 (66.3mg)/(100mg)×100%=66.3%；
【反思与交流】
（4）设钙和CaH₂的质量均为ag．钙对应的氢气的质量为x，氢化钙对应的氢气为y．
 Ca+2H₂O=Ca（OH）₂+H₂↑；
40                               2
ag                               x
(40)/(2)=(ag)/(x)
x=(1)/(20)ag
CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
42                                     4
ag                                      y
(42)/(4)=(ag)/(y)
y=(2)/(21)ag
可见x<y
即：等质量的钙和CaH₂与水完全反应，CaH₂产生的氢气多．
故答案为：
（1）①Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑；在E导管口收集氢气进行验纯或先通一会儿氢气；
②②；
③防止空气中的水蒸汽进入C中；
（2）若观察到无水硫酸铜变蓝色，证明是氢化钙，反之是钙（其他合理答案同样给分）；
（3）①a；②因液体加入引起气体排出（或反应放热气体温度升高，体积膨胀引起气体排出），导致气体体积测定变大；③66.3%；
（4）等质量的钙和CaH₂与水完全反应，CaH₂产生的氢气多．