Скачать 73.07 Kb.
|
§ 25. Водород, его общая характеристика и нахождение в природе Общая характеристика Химический знак — Н Относительная атомная масса АГ(Н) = 1,008 Химическая формула — Н2 Относительная молекулярная масса Мг(Н) = 2,016 В соединениях водород одновалентен Нахождение в природе. Водород — самый распространенный химический элемент во вселенной. Он является главной составной частью Солнца, а также многих звезд. В земной коре массовая доля водорода составляет всего лишь 1%. Однако его соединения распространены широко, например вода Н2О. В состав природного горючего газа входит в основном соединение углерода с водородом — метан СН4. Водород содержится также во многих органических веществах. § 26. Получение водорода Получение в лаборатории. Один из способов получения водорода вам уже знаком. Это разложение воды при действии постоянного электрического тока: В лабораторных условиях водород проще получить при взаимодействии некоторых металлов с кислотами. Обычно используют цинк и растворы соляной НС1 или серной H2SO4 кислоты. Для собирания водорода над водой, который выделяется в этих реакциях, можно использовать прибор, изображенный на рисунке 41. Для получения водорода пользуются также аппаратом Киппа (рис. 42). Так как водород легче воздуха, его собирают в приборе, как показано на рисунке 43. Рис. 41. Собирание водорода методом вытеснения воды. Рис. 42. Аппарат Киппа: 1 — кислота. Реакции можно выразить при помощи следующих уравнений: ИЛИ Рис. 43. Собирание водорода методом вытеснения воздуха. Водород выделяется также при взаимодействии активных металлов (например, Na, Ca) с водой (рис. 44). Эти реакции протекают бурно, иногда со взрывом. Поэтому для опыта следует брать небольшой кусочек металла, а пробирку накрыть воронкой. Опытным путем установлено, что из молекулы воды вытесняется только один атом водорода и образуется одновалентная группа ОН — гидроксогруппа, которая соединяется с атомом металла. Число гидроксогрупп зависит от валентности металла. Образующиеся соединения относятся к основаниям, а конкретные представители этого класса веществ называются гидроксидами. Химические реакции, протекающие между активными металлами и водой, можно выразить следующими уравнениями: Рис. 44. Взаимодействие натрия с водой: 1 — сосуд с песком. Получение в промышленности. В технике водород получают либо из природного газа (главная составная часть которого метан СН4), либо из воды (с. 13). Ответьте на вопросы 1—5 (с. 66). § 27. Свойства и применение водорода Физические свойства. Водород — бесцветный, самый легкий газ. Он в 14,5 раза легче воздуха (1 л весит 0,09 г). Поэтому если мыльные пузыри наполнить водородом, то они поднимаются вверх (рис. 45). Растворимость водорода в воде очень мала, а температура сжижения чрезвычайно низкая ( — 252,8 °С). Химические свойства. 1. Водород соединяется с кислородом. Если зажечь водород (после проверки на чистоту, см. далее) и трубку с горящим водородом опустить в сосуд с кислородом, то на стенках сосуда образуются капельки воды: Водород без примеси сгорает спокойно. Однако смесь водорода с кислородом или воздухом взрывается. Наиболее взрывчата смесь, состоящая из двух объемов водорода и одного объема кислорода,— гремучий газ. Если взрыв произойдет в стеклянном сосуде, то его осколки могут поранить окружающих. Поэтому, прежде чем поджигать водород, необходимо проверить его на чистоту. Для этого собирают водород в пробирку, которую в положении вверх дном подносят к пламени. Если водород чистый, то он сгорает спокойно, с характерным звуком «п-пах». Если же водород содержит примесь воздуха, то он сгорает со взрывом. При работе с водородом следует соблюдать правила техники безопасности. 2. Взаимодействие водорода с оксидами некоторых металлов. Если, например, при нагревании пропускать над оксидом меди (II) струю водорода (рис. 46), то происходит реакция, в результате которой образуются вода и металлическая медь: Рис. 46. Восстановление меди водородом из оксида меди (II). В этой реакции происходит процесс восстановления, так как водород отнимает кислород от атомов меди. Процесс восстановления противоположен процессу окисления. Вещества, которые отнимают кислород, относятся к восстановителям. Процессы окисления и восстановления взаимно связаны (если один элемент окисляется; то другой восстанавливается, и наоборот). В уравнении реакции это можно показать так: 3. Водород соединяется также с другими неметаллами и некоторыми активными металлами. В этом можно убедиться, если выходящий из газоотводной трубки водород поджечь и погрузить в цилиндр с хлором . Водород в атмосфере хлора продолжает гореть (рис. 47). Желто-зеленый цвет хлора постепенно обесцвечивается, так как образуется бесцветный газ — хлороводород: Хлороводород хорошо растворяется в воде с образованием соляной кислоты НС1. Если пропускать струю водорода в пробирку с расплавленной серой, то ощущается запах тухлых яиц. Это запах газообразного сероводорода H2S: Рис. 47. Горение водорода в атмосфере хлора. При взаимодействии водорода с азотом (при повышенных температуре и давлении в присутствии катализатора) образуется аммиак NH3, имеющий большое практическое значение. Водород реагирует также с активными металлами с образованием нелетучих соединений — гидридов: NaH, CaH2. Применение. Водород используется как восстановитель ценных металлов и для синтеза многих веществ. Применение водорода основано также на его способности гореть с выделением большого количества теплоты. Особенно большое значение в перспективе будет иметь водород как экологически чистое топливо, ибо при его сгорании образуются водяные пары, не отравляющие атмосферу. Для осуществления этой идеи потребуется разработать экономически выгодные условия проведения реакции разложения воды: Применение водорода показано на схеме 7. Схема 7 Ответьте на вопросы 6—11. 1. Дайте общую характеристику элемента водорода. Приведите примеры соединений, содержащих водород, и напишите их формулы. 2. Поясните, что означают записи: 5Н, 2Н2, 6Н и ЗН2. 3. В каком виде водород встречается в природе и какова его распространенность? Вычислите, в каком веществе содержание водорода больше: в воде Н2О или в метане СН„. 4. Составьте уравнения реакций, в результате которых можно получить водород. Поясните, к какому типу относятся эти реакции. 5. Водород можно получить при взаимодействии алюминия с растворами соляной и серной кислот. Составьте уравнения этих реакций. (При расстановке коэффициентов см. с. 35.) 6. Один цилиндр заполнен водородом, а другой — кислородом. Как определить, в каком цилиндре находится каждый из газов? 7. Как перелить из одного сосуда в другой: а) водород; б) кислород? 8. Напишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства водорода. 9. Составьте уравнения химических реакций водорода со следующими оксидами: а) оксидом ртути (II); б) железной окалиной Fe3О4; в) оксидом вольфрама (VI). Объясните, какова роль водорода в этих реакциях, что происходит с металлом и водородом в результате реакций. 10. Где применяется водород и каковы перспективы его применения в будущем? 11. Составьте конспект ответа, характеризующего водород, придерживаясь плана, указанного на с. 54. Лабораторные опыты 9. Получение и свойства водорода. Соберите прибор, как показано на рисунке 43, и проверьте его на герметичность. В пробирку положите 4—5 гранул цинка и прилейте 3—4 мл раствора соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Затем собирайте водород, держа пробирку отверстием вниз. После прекращения реакции перенесите несколько капель раствора на стеклянную пластинку и выпарьте его. На пластинке остается белое кристаллическое вещество. Задания. 1. Почему выделяющийся газ в отличие от кислорода необходимо собирать, держа сосуд отверстием вниз? 2. Что вы наблюдали при поднесении пробирки с водородом к пламени? Какие вещества образуются в результате горения водорода? Напишите уравнение этой реакции. 3. Напишите уравнение реакции цинка с соляной кислотой и подчеркните химическую формулу вещества, которое остается на стеклянной пластинке после выпаривания жидкости. Под формулами напишите названия соответствующих веществ. 10. Взаимодействие водорода с оксидом меди (II). Соберите прибор, как показано на рисунке 46, и проверьте его на герметичность. Положите в пробирку 8—10 кусочков цинка и прилейте 5—6 мл раствора соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и проверьте выделяющийся водород на чистоту. Конец газоотводной трубки поместите в пробирку с оксидом меди (II), как показано на рисунке 46. Пробирка с оксидом меди (II) должна быть закреплена в штативе немного наклонно, чтобы ее отверстие находилось ниже дна. Пробирку нагрейте в том месте, где находится оксид меди (II). Как только заметите появление порошка красного цвета, нагревание прекратите. Из черного порошка оксида меди (II) образовалось вещество красного цвета, а по стенкам пробирки стекают капельки воды. Задания. 1. Почему перед нагреванием оксида меди (II) в атмосфере водорода последний нужно проверить на чистоту? 2. Почему пробирку с оксидом меди (II) закрепляют в штативе с наклоном в сторону отверстия? 3. Почему нагревание требовалось только до начала раскаливания оксида меди (II)? 4. Объясните, почему из черного порошка образовалось вещество красного цвета. 5. Напишите уравнение реакции оксида меди (II) с водородом. К какому типу относится эта реакция? 6. Какие свойства водорода подтвердил этот опыт? |
Теория электролитической диссоциации 9 класс Тема Водород Урок №1 Водород, его нахождение в природе. Получение водорода и его свойства | Конспект урока Нуриева Ильсия Шамиловна мкоу «Бикбаевская основная... Тема Водород Урок №1 Водород, его нахождение в природе. Получение водорода и его свойства | ||
Урок по теме "Водород. Общая характеристика, нахождение в природе,... Тема и номер урока в теме: Какой бывает вода? (десятый урок в разделе «Родная природа») | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Кислород, его общая характеристика и нахождение в природе. Получение кислорода. Свойства кислорода. Применение кислорода. Круговорот... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема урока: Кислород, его общая характеристика, нахождение в природе, получение и физические свойства | Конспект урока химии. 8 класс. Тема урока: «Кислород, его общая характеристика... Развивать умение наблюдать за протеканием химических реакций, мыслительную деятельность учащихся, практические навыки при выполнении... | ||
Экзаменационные вопросы по дендрологии фитоценоз, его характерные... Общая характеристика семейства Маслинные. Морфо-экологическая характеристика и хозяйственное значение важнейших родов и видов | Конспект урока "Кристаллы в природе и технике" Тема урока: Металлы, положение в пс, физические свойства, нахождение в природе, применение | ||
Химические свойства и биологическая роль биогенных элементов” Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе | Общая характеристика общеобразовательного учреждения и условий его функционирования | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Отдел Голосеменные. Отдел Покрытосеменные. Общая характеристика и значение в природе | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели урока изучить нахождение азота в природе и его свойства, вскрыть причинно-следственные связи “строение–свойства” и “свойства–применение”,... | ||
Школы Общая характеристика образовательного учреждения и его материально-техническая база | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Решение задач на движение. Нахождение расстояния. Нахождение скорости. Нахождение времени | ||
Рассказ по теме: «Углерод и его соединения» Основные соединения углерода – оксиды углерода: угарный и углекислый газ и угольная кислота (формула, название, нахождение в природе,... | Общая характеристика учреждения и условий его функционирования Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №11 |