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，同时产生氢气．Ⅱ．氢化钙要密封保存，一

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】
Ⅰ．金属钙的活动性很强，遇水即刻剧烈反应生成氢氧化钙，同时产生氢气．
Ⅱ．氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应，放出氢气．
探究一：氢化钙与水反应的生成物
猜想一：氧化钙和氢气；猜想二：氢氧化钙和氢气．
（1）你认为猜想___错误，你的理由是___．
（2）CaH₂中氢元素的化合价是___，写出CaH₂与水反应的化学方程式___．
探究二：实验室制备氢化钙
用氢气与金属钙加热可得到氢化钙，实验装置和步骤如图所示：

①检查装置气密性；②装入药品并打开分液漏斗；③加热反应一段时间；④停止加热，充分冷却；⑤关闭分液漏斗活塞．
（1）步骤①中检查气密性的方法是：___．
（2）装置B的作用是___；若要证明进入装置C的氢气已经干燥，应在___之间（填装置序号）增加装有___（试剂名称）的U型管．
（3）实验时先打开装置A中的活塞，一段时间后，再点燃装置C中的酒精灯，其目的是___．
（4）上述实验步骤存在安全隐患，有同学建议应先___再进行加热．
（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：上述实验中确有CaH₂生成．请你判断他的结论是否正确并说明理由___．
（6）经讨论，小组同学认为，可以通过固体质量的变化判断反应的发生．若反应前固体的质量为a，反应后固体的质量为b，a___b（填“>”“<”“=”），则说明反应发生．
探究三：产品含量测定
通过上述方法制得的氢化钙样品是否纯净？某兴趣小组的同学设计了几组实验进行验证．
甲组样品纯度的测定装置如图所示：A为发生装置，B为储液瓶，C为液体量瓶（有刻度）．

（1）实验前C中液体为120ml，实验时将注射器中100ml的水缓缓推入A装置，完全反应后，B中状况如图所示，再用注射器抽气使B中导管内外液面相平，最终C中液体为860ml，注射器中活塞停留在10mL处．则生成氢气___L．
（2）上述操作中抽气的原因是___．
乙组同学也采用测量氢气体积的方法来测定氢化钙的纯度．装置及步骤如图所示：

①检查装置气密性，装入药品；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，调节两端液面齐平，再次读取液面所在刻度数据为110.0mL．
（3）如何判断样品与水完全反应：___．
（4）读取量气管读数时，除了调节量气管和水准管的液面相平，还需视线与___相平．
（5）已知该条件下，氢气的密度为0.09mg/cm³．样品中氢化钙的纯度为___．（精确到0.1%）
丙组同学取乙组完全反应后的Y形管继续实验．
（6）观察管内有较多白色不溶物，请分析不溶物的成分为___（填写化学式），其不溶的原因的是___．
丙组同学向Y型管中滴加稀盐酸至pH=4，蒸干反应后的液体称量所得固体的质量，由此计算氢化钙的纯度．
滴加盐酸至pH=4的目的是___．
（7）该组某同学提出只要称量Y形管反应前后的质量差，也能计算氢化钙的纯度．你认为该方法是否准确并说明理由：___．

Answer 1

探究一：（1）我认为猜想一错误，理由是：根据水中氢原子和氧原子的个数比不符；
（2）钙元素通常显示+2价，所以CaH₂中氢元素的化合价是-1价，氢化钙和水反应生成氢氧化钙和氢气，化学方程式为：CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
探究二：（1）步骤①中检查气密性的方法是：关闭分液漏斗的活塞，先把导管的一端放入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口是否有气泡冒出；
（2）碱石灰有吸水性，所以装置B的作用是：吸水干燥作用，无水硫酸铜遇水显蓝色，所以要证明进入装置C的氢气已经干燥，应在BC之间增加装有无水硫酸铜的U型管，观察白色的硫酸铜是否变蓝色，如果不变色，证明氢气比较干燥；
（3）氢气和氧气的混合气点燃，可能发生爆炸，所以实验时先打开装置A中的活塞，一段时间后，再点燃装置C中的酒精灯，其目的是：排出空气，避免爆炸；
（4）给玻璃装置加热之前需要先预热，所以上述实验步骤存在安全隐患，有同学建议应先预热，再进行加热，防止受热不均，试管炸裂；
（5）上述实验中确有CaH₂生成不正确，因为氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，钙与水剧烈反应也生成氢氧化钙，同时产生氢气；都生成氢氧化钙，氢氧化钙显碱性，因此滴入酚酞后显红色；
（6）氢气和钙加热会生成氢化钙，所以可以通过固体质量的变化判断反应的发生，若反应前固体的质量为a，反应后固体的质量为b，如果a探究三：（1）通过分析C装置中水的体积和注射器内活塞的位置可知，生成氢气的体积为：（860mL+10mL-120mL）×(1)/(1000)=0.75L；
（2）抽气可以产生压力差，使生成的氢气全部进入锥形瓶中，从而正确称量排出水的体积，所以上述操作中抽气的原因是：将生成的氢气全部吸入锥形瓶中；
（3）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；
（4）读取量气管读数时，除了调节量气管和水准管的液面相平，还需视线与凹液面最低处相平；
（5）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
(42)/(x)=(4)/(y)，解得y=(2x)/(21)
Ca+2H₂O═Ca（OH）₂+H₂↑
40                 2
100mg-x           9mg-y
(40)/(100mg-x)=(2)/(9mg-y)
将y=(2x)/(21)代入，解得x=88.4mg
所以样品中氢化钙的纯度为：(88.4mg)/(100mg)×100%=88.4%；
（6）氢氧化钙在水中的溶解度较小，氢氧化钙溶解度随温度的影响升高而减小，氢化钙和水反应生成氢氧化钙和氢气放出热量，所以观察管内有较多白色不溶物，该不溶物的成分为Ca（OH）₂，其不溶的原因的是：氢化钙和水反应放出大量的热，氢氧化钙在水中的溶解度随温度的升高而减小，且氢氧化钠在水中的溶解度较小，丙组同学向Y型管中滴加稀盐酸至pH=4，蒸干反应后的液体称量所得固体的质量，由此计算氢化钙的纯度，滴加盐酸至pH=4的目的是：将氢氧化钙全部转化成氯化钙；
（7）氢化钙和水反应放出热量，氢气会携带水蒸气进入量气管中，所以该方法不准确，理由是：氢化钙和水反应放出大量的热，一定量的水蒸气会进入量气管，是Y型管内的质量差偏大．
故答案为：探究一：（1）一，根据水中氢原子和氧原子的个数比不符；
（2）-1，CaH₂+2H₂O=Ca（OH）₂+2H₂↑；
探究二：（1）关闭分液漏斗的活塞，先把导管的一端放入水中，然后两手紧握锥形瓶的外壁，观察导管口是否有气泡冒出；
（2）吸水干燥作用，BC，无水硫酸铜；
（3）排出空气，避免爆炸；
（4）预热；
（5）不正确，因为氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，钙与水剧烈反应也生成氢氧化钙，同时产生氢气；都生成氢氧化钙，氢氧化钙显碱性，因此滴入酚酞后显红色；
（6）<；
探究三：（1）0.75；
（2）将生成的氢气全部吸入锥形瓶中；
（3）量气管中液面不再变化；
（4）凹液面最低处；
（5）88.4%；
（6）Ca（OH）₂，氢化钙和水反应放出大量的热，氢氧化钙在水中的溶解度随温度的升高而减小，且氢氧化钠在水中的溶解度较小；将氢氧化钙全部转化成氯化钙；
（7）不准确，氢化钙和水反应放出大量的热，一定量的水蒸气会进入量气管，是Y型管内的质量差偏大．