Билет № 14
1. Водород: положение этого химического элемента в
периодической системе, строение его атома и молекулы. Физические и
химические свойства водорода, получение и применение.
Водород находится в 1-м периоде, I группе, главной (А)
подгруппе. Химический знак водорода обычно проставляют и в
VII группе.
Это связано с тем, что ядро атома водорода представляет из
себя протон (элементарную частицу), заряд его равен +1. Электронная
оболочка имеет один уровень, на котором расположен один электрон.
Водород, как и металлы I группы, легко окисляется. Валентность
водорода равна I.
В то же время водороду недостает только одного электрона,
чтобы заполнить внешний электронный уровень (т.к. на I уровне может
разместиться только 2 электрона). В этом он сходен с галогенами.
Водород-простое вещество, как и галогены, является неметаллом. Поэтому
химический знак водорода помещают также в VII группу.
Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных
ковалентной неполярной связью.
Водород – газ, без цвета и запаха, легче воздуха.
Растворимость в воде очень мала.
Химические свойства:
- Водород горит, образуется вода; смесь водорода с воздухом
сгорает со взрывом:
2H2 + O2 = 2H2O - Водород продолжает гореть в атмосфере хлора (т.е. реагирует
с хлором при нагревании), образуется хлороводород:
H2 + Cl2 = 2HCl
Сходным образом протекают реакции со многими неметаллами. - Водород восстанавливает металлы из их оксидов:
H2 + CuO = Cu + H2O
В этих трех реакциях водород является восстановителем.
Водород может выступать в роли окислителя при нагревании со
щелочными металлами:
2Na + H2 = 2NaH (образуется гидрид натрия)
В лаборатории водород получают взаимодействием цинка с соляной
кислотой:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
Водород собирают в сосуд, перевернутый кверху дном.
Чтобы проверить его на чистоту, пробирку с водородом подносят
к пламени спиртовки. Чистый водород сгорает со звонким хлопком. Если
водород смешан с воздухом, сгорает со взрывом.
Водород можно получить взаимодействием натрия, кальция с водой:
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2↑
При отсутствии этих реактивов практикуется получение водорода
взаимодействием алюминиевой стружки и воды (с добавлением щелочи, чтобы
разрушить оксидную пленку).
В промышленности водород получают при разложении природного
газа.
Перспективным считается получение водорода при разложении воды
электрическим током, но этот метод дорого обходится из-за больших
затрат электроэнергии.
Применение водорода:
- Синтез аммиака NH3 (производство
азотной кислоты и азотных удобрений), соляной кислоты
- Получение металлов высокой чистоты (например, порошка
железа для школьной химической лаборатории)
- Газовая резка и сварка металлов
Водород считается перспективным экологически чистым топливом
для автомобильного и воздушного транспорта. Запасы нефти и газа на
Земле исчерпаемы, а водород можно получать из воды.
2. Задача. Вычисление количества вещества газа, необходимого
для реакции с определенным количеством вещества другого газа.
Пример:
Какое количество вещества водорода прореагирует с 4 моль
кислорода?
Решение:
- Записываем уравнение реакции.
- Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под
уравнением – число моль согласно уравнению (равно
коэффициенту перед веществом):
x моль 4 моль
2H2 + O2 = 2H2O
2 моль 1 моль
- Составляем пропорцию:
x моль – 4 моль
2 моль – 1 моль - Находим x:
x
= 4 моль • 2 моль / 1 моль = 8 моль
Ответ: 8 моль.
| 
