§ 29. Водород

Водород как химический элемент

Имея самую малую массу атома, атом водорода «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mmultiscripts»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mprescripts/»«mn»1«/mn»«mn»1«/mn»«/mmultiscripts»«/math» имеет и самое простое строение: ядро, представляющее собой протон, и один электрон, который размещается на 1s-орбитали. Электронная конфигурация ₁Н 1s¹, электронно-графическая схема: «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mmultiscripts»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mprescripts/»«mn»1«/mn»«none/»«/mmultiscripts»«mover»«menclose notation=¨box¨»«mo»§#8593;«/mo»«/menclose»«mrow»«mn»1«/mn»«mi»s«/mi»«/mrow»«/mover»«mo».«/mo»«/math»

Электроотрицательность водорода равна 2,2. Это выше, чем у металлов, кремния, но меньше электроотрицательности кислорода и других халькогенов, галогенов. Поэтому для водорода характерны степени окисления –1, 0 и +1, например, «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mi»Li«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«/math» (гидрид лития), «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mi»Si«/mi»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»4«/mn»«/msub»«/math» (силан), «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»4«/mn»«/msub»«/math» (метан), «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«/math» (оксид водорода, вода).

Как вы уже знаете, природный водород состоит из двух стабильных изотопов — «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mmultiscripts»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mprescripts/»«mn»1«/mn»«mn»1«/mn»«/mmultiscripts»«/math» (протий — 99,98 % от общего числа атомов), «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mmultiscripts»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mprescripts/»«mn»1«/mn»«mn»2«/mn»«/mmultiscripts»«/math» (дейтерий D — 0,015 %) и радиоактивного «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mmultiscripts»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mprescripts/»«mn»1«/mn»«mn»3«/mn»«/mmultiscripts»«/math» (тритий Т — следовые количества) (§ 7, рис. 12).

Водород является самым распространённым элементом во Вселенной. На Земле на долю водорода по массе, считая воду и воздух, приходится около 1 %, а при пересчёте от общего числа атомов — около 17 %. Водород преимущественно находится в связанном состоянии. Он входит в состав воды, нефти, природного газа, живых организмов. В виде простого вещества водород почти не встречается. Следовые количества его обнаружены в верхних слоях атмосферы, вулканических газах и продуктах разложения бактериями органических веществ в условиях недостатка воздуха.

Водород как простое вещество

Водород как простое вещество состоит из двухатомных молекул Н₂, в которых атомы связаны ковалентной одинарной σ-связью, образующейся при перекрывании 1s-орбиталей:

или

Электронная и графическая формулы молекулы имеют вид: Н:Н и Н—Н.

Физические свойства. Водород при нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса, плотностью 0,089 г/дм³. Имеет очень низкие температуры кипения (–252,6 °С) и плавления (–259,2 °С). Растворимость водорода в воде как полярном растворителе мала, поэтому его можно собирать в сосуд методом вытеснения воды. Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.).

Химические свойства. Химическая активность водорода при комнатной температуре небольшая, так как высока прочность ковалентной связи в молекуле. В химических реакциях водород может быть как восстановителем (что более характерно), так и окислителем.

1. Реакции с простыми веществами:

а) реагирует как восстановитель с неметаллами, атомы которых имеют по сравнению с водородом более высокую электроотрицательность — галогенами, азотом, серой, кислородом:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle indentalign=¨center¨»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»§#1057;l«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»h«/mi»«mi»v«/mi»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mi»Cl«/mi»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mn»3«/mn»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»N«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mo stretchy=¨false¨»§#8644;«/mo»«mrow»«mo mathvariant=¨italic¨»§#160;«/mo»«mi»t«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»p«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1082;§#1072;§#1090;«/mi»«mo».«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨»N«/mi»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»S«/mi»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mn»2«/mn»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«/mrow»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo».«/mo»«/mstyle»«/math»

Следует отметить, что водород не взаимодействует с фосфором и кремнием;

б) реагирует как окислитель со щелочными и щёлочноземельными металлами, образуя гидриды:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle indentalign=¨center¨»«mn»2«/mn»«mi»Na«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mrow»«msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«/mrow»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mover»«mo»=«/mo»«mi»t«/mi»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«mi»Na«/mi»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Ca«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«/mrow»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mi»Ca«/mi»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mo».«/mo»«/mstyle»«/math»

Гидриды легко разлагаются водой с выделением водорода:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mi»Ca«/mi»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mpadded voffset=¨+1px¨»«mo»§#8593;«/mo»«/mpadded»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1057;§#1072;«/mi»«msub»«mrow»«mo»(«/mo»«mi»§#1054;§#1053;«/mi»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/msub»«mpadded voffset=¨+1px¨»«mo»§#8595;«/mo»«/mpadded»«mo».«/mo»«/math»

2. Реакции со сложными веществами:

а) взаимодействует с некоторыми оксидами металлов В-групп как восстановитель:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle indentalign=¨center¨»«msub»«mi»WO«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»3«/mn»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»0«/mn»«/mover»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mover»«mrow»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mi mathvariant=¨normal¨»W«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»3«/mn»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»CuO«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«/mrow»«mn»0«/mn»«/mover»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mover»«mrow»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mi»Cu«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mover»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mn»1«/mn»«/mrow»«/mover»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»;«/mo»«/mstyle»«/math»

б) реагирует с органическими веществами, содержащими кратные связи (реакция гидрирования) — алкенами, алкинами, диенами, аренами, а также альдегидами. Например:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«munder»«msub»«mi»§#1057;§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi»§#1101;§#1090;§#1077;§#1085;«/mi»«/munder»«mo»=«/mo»«msub»«mi»§#1057;§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mover»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mrow»«mi»Ni«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mover»«munder»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»§#1057;§#1053;«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«/mrow»«mi»§#1101;§#1090;§#1072;§#1085;«/mi»«/munder»«mo»-«/mo»«msub»«mi»§#1057;§#1053;«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo».«/mo»«/math»

Получение. Для получения водорода в лаборатории применяют металлы cредней активности (цинк, алюминий, железо) и кислоты (хлороводородную или серную):

Zn + 2НCl = ZnCl₂ + Н₂↑.

При этом часто используют аппарат Киппа — устройство, позволяющее получать газообразные вещества и регулировать их ток (рис. 63).

Важнейшими способами получения водорода в промышленности являются:

1) взаимодействие паров воды с метаном:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi»§#1057;§#1053;«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mover»«mo»=«/mo»«mrow»«mn»1000«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#176;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1057;«/mi»«/mrow»«/mover»«mn»3«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1057;§#1054;«/mi»«mo»;«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math»

2) взаимодействие паров воды с раскалённым коксом:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1057;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mover»«mo»=«/mo»«mrow»«mn»1000«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#176;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»C«/mi»«/mrow»«/mover»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1057;§#1054;«/mi»«mo»;«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math»

3) электролиз воды (в присутствии электролита):

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mo»§#9889;«/mo»«/mover»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo».«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math»

Применение. Одно из важнейших физических свойств водорода — малая плотность, поэтому его используют для наполнения зондов, исследующих верхние слои атмосферы.

В химической промышленности водород используют для получения аммиака NH₃, хлороводорода НСl, метанола (СО + 2Н₂ = СН₃ОН), многих металлов из их оксидов, например тугоплавких молибдена и вольфрама. Уже сейчас работают заводы, на которых для восстановления оксидов железа до металла вместо углерода (кокса) используют водород. Водород находит применение в производстве маргарина из растительных масел.

Реакция горения водорода в кислороде (2Н_2(г) + О_2(г) = 2Н₂О_(г) + 484 кДж) используется в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты (рис. 64). Например, мощная космическая ракета «Энергия» потребляет более 2000 тонн топлива, большую часть которого составляют жидкие водород и кислород. В настоящее время начато производство автомобилей, топливом в которых служит водород (рис. 65).

Эту же реакцию применяют и для сварочных работ (рис. 66). При использовании специальных горелок достигают температуры пламени около 4000 °C, что позволяет проводить сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами.

Учёные разных стран ведут поиски путей замены на водород нефти, газа и угля как топлива. При сгорании последних образуются вещества, загрязняющие и разрушающие окружающую среду (СО₂, СО, SO₂ и др.), в то время как продуктом сгорания водорода является экологически чистое вещество — вода.

Летучие водородные соединения

Летучие водородные соединения являются веществами молекулярного строения, которые при нормальных условиях представляют собой газы (НСl, NH₃, H₂S) или жидкости (Н₂O, НF) (рис. 67).

Кислотно-основные свойства водных растворов летучих водородных соединений изменяются в зависимости от положения элемента в периодической системе. Известно, что СН₄ не растворяется в воде, NH₃ образует слабое основание NH₃ · Н₂O, раствор НF — слабая, а раствор HCl — сильная кислота:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle indentalign=¨center¨»«msub»«mi»NH«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«mo mathvariant=¨bold¨»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8644;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msubsup»«mi»NH«/mi»«mn»4«/mn»«mo»+«/mo»«/msubsup»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi»O§#1053;«/mi»«mo»§#8211;«/mo»«/msup»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8644;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mo»+«/mo»«/msup»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi»§#1054;§#1053;«/mi»«mo»§#8211;«/mo»«/msup»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»HF«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8644;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mrow»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msup»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»F«/mi»«mo»§#8211;«/mo»«/msup»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»HCl«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mo»+«/mo»«/msup»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msup»«mi»Cl«/mi»«mo»§#8211;«/mo»«/msup»«mo».«/mo»«/mstyle»«/math»

Значит, кислотные свойства водородных соединений неметаллов в периоде и в группе усиливаются.

Вопросы, задания, задачи

1. Назовите:

• а) изотопы водорода;
• б) возможные степени окисления атома водорода;
• в) группы веществ, с которыми может реагировать водород;
• г) реагенты для получения водорода в лаборатории.

2. Из предложенного перечня уравнений реакций выпишите те, которые характеризуют:

• а) свойства водорода;
• б) способы получения водорода:

«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mstyle indentalign=¨center¨»«msub»«mi»Fe«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»3«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mi»t«/mi»«/mover»«mn»2«/mn»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»3«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«/mrow»«mo»§#9889;«/mo»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»Cl«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«/mrow»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«/mrow»«mrow»«mi»h«/mi»«mi»v«/mi»«/mrow»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«mi»HCl«/mi»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Zn«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«mi»HCl«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»ZnCl«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#8593;«/mo»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1053;§#1057;§#1053;§#1054;«/mi»«mover»«mo»=«/mo»«mrow»«mi»Ni«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»t«/mi»«/mrow»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»§#1057;§#1053;«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mi»§#1054;§#1053;«/mi»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Zn«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«mi»NaOH«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi»Na«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»[«/mo»«mi»Zn«/mi»«msub»«mrow»«mo»(«/mo»«mi»OH«/mi»«mo»)«/mo»«/mrow»«mn»4«/mn»«/msub»«mo»]«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#8593;«/mo»«mo».«/mo»«/mstyle»«/mstyle»«/math»

3. Заполните таблицу «Применение водорода».

4. Составьте уравнения реакций образования водорода (металлы олово Sn и никель Ni окисляются до степени окисления +2):

• а) Мg + Н₂SO₄ →; Sn + HCl →; НCl + Zn →;
• б) Аl + Н₂SO₄ →; Ni + HCl →.

5. Определите максимальный объём водорода (н. у.), который может быть получен в аппарате Киппа при загрузке цинка массой 0,39 кг.

6. Сравните:

• а) состав ядер протия, дейтерия, трития;
• б) кислотно-основные свойства водных растворов сероводорода и хлороводорода.

7. Составьте уравнения реакций согласно схеме:

• а) «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mi»SO«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«/mrow»«mn»1«/mn»«/mover»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mover»«mi»NaH«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mn»3«/mn»«/mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«/mrow»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mn»4«/mn»«/mover»«msub»«mi»C§#1053;«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»-«/mo»«msub»«mi»C§#1053;«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»;«/mo»«/mrow»«/mstyle»«/math»
• б) «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi»Cl«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mn»1«/mn»«/mover»«mi»§#1053;§#1057;l«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mn»2«/mn»«/mover»«mrow»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mover»«mrow»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mn»3«/mn»«/mover»«mi»Fe«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mover»«mrow»«mo stretchy=¨false¨»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mn»4«/mn»«/mover»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1053;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«/mrow»«/mstyle»«/math».

8. Определите количество теплоты, выделившейся при сгорании водорода объёмом 1 м³ (н. у.), если термохимическое уравнение реакции имеет вид: 2Н_2(г) + О_2(г) = 2Н₂О_(г) + 484 кДж.

9. К гидриду неизвестного двухвалентного металла массой 1,05 г добавили воду в избытке. При этом выделился водород объёмом 1,12 дм³ (н. у.). Определите металл.

10. В системе установилось равновесие: «math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mn»3«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»N«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8644;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi»NH«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«/mstyle»«/math». Известно, что к этому моменту прореагировало 35 % водорода и образовалось 7 моль аммиака. Определите исходную массу водорода.

*Подготовьте сообщение «Водород — топливо будущего».

§ 29.1

§ 29.2

*Самоконтроль

1. Для получения водорода в лаборатории используют металлы:

• а) Сu;
• б) Ca;
• в) Fe;
• г) Zn.

2. Для собирания водорода без значительных потерь можно использовать сосуды:

а) 

б) 

в) 

г) 

3. Водород является окислителем в реакциях с:

• а) Вa и Na;
• б) Ca и K;
• в) Fe₃O₄ и WO₃;
• г) Li и CН₂=CН₂.

4. Неблагоприятные последствия для окружающей среды создаёт попадание в атмосферу:

• а) СО₂;
• б) Н₂О;
• в) SO₂;
• г) Н₂S.

5. Сумма коэффициентов в уравнении реакции полного восстановления водородом оксида железа(II,III):

• а) 4;
• б) 8;
• в) 10;
• г) 12.