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
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时间:2024-08-17 08:37:29
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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【专家解说】:【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
【专家解说】:【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:
47.04mL11.2mL/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:424=XY解得Y=2X21
Ca+2H2O═Ca(OH)2+H2↑
40 2
46mg-X 4.2mg-Y
根据:402=46mg?X 4.2mg?Y
将Y=2X21代入解得X=42mg,所以样品中氢化钙的纯度为:42mg46mg×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.
(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:
47.04mL11.2mL/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:424=XY解得Y=2X21
Ca+2H2O═Ca(OH)2+H2↑
40 2
46mg-X 4.2mg-Y
根据:402=46mg?X 4.2mg?Y
将Y=2X21代入解得X=42mg,所以样品中氢化钙的纯度为:42mg46mg×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.
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氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈,目前所采用或正在研究的主要储氢材料有:配位氢化物、富氢载体化合物、2024-08-17