四、综合应用题(共10分)
17. (2026·湛江期末)我国力争在2060年前实现“碳中和”,实现二氧化碳的相对“零排放”。使用氢能源汽车可以有效减少二氧化碳的排放。氢化钙($\ce{CaH_{2}}$)是一种重要的制氢剂,氢化钙可与物质M反应生成氢气,反应的化学方程式为$\ce{CaH_{2} + 2M\xlongequal{\;\;}Ca(OH)_{2} + 2H_{2}\uparrow}$,请完成下列各题:
(1) $\ce{CaH_{2}}$中钙元素和氢元素的质量比为(化为最简整数比)。
(2) M的化学式为。
(3) 若制取8 kg氢气,计算理论上需要$\ce{CaH_{2}}$的质量。(写出计算过程)
(4) 随着科学技术的发展,氢能的开发利用已取得很大进展。氢气作为燃料的优点是(答出一点即可)。

(1)$20 : 1$ (2)$\ce{H_{2}O}$
(3)解:设理论上需要$\ce{CaH_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{CaH_{2} +2H_{2}O = Ca(OH)_{2} +2H_{2}\uparrow}$
42 4
$x$ $8\ \mathrm{kg}$
$\frac{42}{4}=\frac{x}{8\ \mathrm{kg}}$ $x=84\ \mathrm{kg}$
答:理论上需要$\ce{CaH_{2}}$的质量为$84\ \mathrm{kg}$。
(4)清洁无污染(或热值高等)
解析:(1)$\ce{CaH_{2}}$中钙元素和氢元素的质量比为$40:(1×2)=20:1$。(2)化学反应前后原子的种类和数目不变,反应前除2M外,有1个Ca、2个H,反应后有1个Ca、6个H、2个O,则2M中有4个H、2个O,M为$\ce{H_{2}O}$。(4)氢气作为燃料的优点是燃烧产物只有水,清洁无污染、热值高等合理即可。

【分析】
本题围绕氢化钙制氢的反应设置问题，需依次解决：(1)计算元素质量比，利用化学式中元素相对原子质量与原子个数的乘积比；(2)确定物质M的化学式，依据质量守恒定律中原子种类、数目不变的规律；(3)根据化学方程式计算，需先明确反应关系，列比例式求解；(4)结合氢气燃烧产物分析其作为燃料的优点。
【解析】
(1) 化合物中元素质量比等于各元素相对原子质量与原子个数的乘积之比。$\ce{CaH_{2}}$中，Ca相对原子质量为40，H相对原子质量为1，Ca原子1个、H原子2个，故钙、氢元素质量比为$40:(1×2)=20:1$。
(2) 根据质量守恒定律，反应前后原子种类、数目不变。反应后原子：Ca1个、O2个、H6个；反应前$\ce{CaH_{2}}$含Ca1个、H2个，因此2个M分子含O2个、H4个，即1个M分子含O1个、H2个，故M的化学式为$\ce{H_{2}O}$。
(3) 设理论上需要$\ce{CaH_{2}}$的质量为$x$。
反应的化学方程式：$\ce{CaH_{2} + 2H_{2}O = Ca(OH)_{2} + 2H_{2}\uparrow}$
$\ce{CaH_{2}}$相对分子质量：$40 + 1×2 = 42$，生成$\ce{H_{2}}$总相对质量：$2×2 = 4$。
列比例式：$\frac{42}{4} = \frac{x}{8\ \mathrm{kg}}$
解得：$x = \frac{42×8\ \mathrm{kg}}{4} = 84\ \mathrm{kg}$
答：理论上需要$\ce{CaH_{2}}$的质量为84 kg。
(4) 氢气燃烧产物仅为水，不会污染环境，且热值高，故作为燃料的优点是清洁无污染（或热值高等，合理即可）。
【答案】
(1)$20:1$；(2)$\ce{H_{2}O}$；(3)$84\ \mathrm{kg}$；(4)清洁无污染（合理即可）
【知识点】
元素质量比计算、质量守恒定律应用、根据化学方程式计算
【点评】
本题综合考查初中化学核心基础知识点，涵盖化学式计算、守恒定律应用、化学方程式计算及氢气性质，难度适中，侧重考查学生对基础知识的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.6