Водород кислород вода уравнение тип реакции

Урок 12. Водород и кислород

Водород

Водород — самый распространённый химический элемент во Вселенной. Именно он составляет основу горючего вещества Звёзд.

Водород — первый химический элемент Периодической системы Менделеева. Его атом имеет простейшее строение: вокруг элементарной частицы «протон» (ядро атома) вращается один-единственный электрон:

Природный водород состоит из трех изотопов: протий 1 Н, дейтерий 2 Н и тритий 3 Н.

Задание 12.1. Укажите строение ядер атомов этих изотопов.

Имея на внешнем уровне один электрон, атом водорода может проявлять единственно возможную для него валентность I:

Вопрос. Образуется ли завершённый внешний уровень при приёме атомом водорода электронов?

Таким образом, атом водорода может и принимать, и отдавать один электрон, т. е. является типичным неметаллом. В любых соединениях атом водорода одновалентен.

Простое вещество «водород» Н₂ — газ без цвета и запаха, очень лёгкий. Он плохо растворим в воде, но хорошо растворим во многих металлах. Так, один объём палладия Рd поглощает до 900 объёмов водорода.

Схема (1) показывает, что водород может быть и окислителем, и восстановителем, реагируя с активными металлами и многими неметаллами:

Задание 12.2. Определите, в каких реакциях водород является окислителем, а в каких — восстановителем. Обратите внимание, что молекула водорода состоит из двух атомов.

Смесь водорода и кислорода является «гремучим газом», поскольку при поджигании её происходит сильнейший взрыв, который унёс многие жизни. Поэтому опыты, в которых выделяется водород, нужно выполнять подальше от огня.

Чаще всего водород проявляет восстановительные свойства, что используется при получении чистых металлов из их оксидов*:

* Аналогичные свойства проявляет алюминий (см. урок 10 — алюминотермия).

Разнообразные реакции происходят между водородом и органическими соединениями. Так, за счёт присоединения водорода (гидрирование) жидкие жиры превращаются в твёрдые (подробнее урок 25).

Водород можно получить разными способами:

• Взаимодействием металлов с кислотами:

Задание 12.3. Составьте уравнения таких реакций для алюминия, меди и цинка с соляной кислотой. В каких случаях реакция не идет? Почему? В случае затруднения см. уроки 2.2 и 8.3;

• Взаимодействие активных металлов с водой:

Задание 12.4. Составьте уравнения таких реакций для натрия, бария, алюминия, железа, свинца. В каких случаях реакция не идёт? Почему? В случае затруднений см. урок 8.3.

В промышленных масштабах водород получают электролизом воды:

а также при пропускании паров воды через раскалённые железные опилки:

Водород — самый распространённый элемент Вселенной. Он составляет бОльшую часть массы звёзд и участвует в термоядерном синтезе — источнике энергии, которую эти звёзды излучают.

Кислород

Кислород — самый распространённый химический элемент нашей планеты: более половины атомов Земной коры приходится на кислород. Вещество кислород О₂ составляет около 1/5 нашей атмосферы, а химический элемент кислород — 8/9 гидросферы (Мирового океана).

В Периодической системе Менделеева кислород имеет порядковый номер 8 и находится в VI группе второго периода. Поэтому строение атома кислорода следующее:

Имея на внешнем уровне 6 электронов, кислород является типичным неметаллом, т. е. присоединяет два электрона до завершения внешнего уровня:

Поэтому кислород в своих соединениях проявляет валентность II и степень окисления –2 (за исключением пероксидов).

Принимая электроны, атом кислорода проявляет свойства окислителя. Это свойство кислорода исключительно важно: процессы окисления происходят при дыхании, обмене веществ; процессы окисления происходят при горении простых и сложных веществ.

Горение — окисление простых и сложных веществ, которое сопровождается выделением света и теплоты. В атмосфере кислорода горят или окисляются почти все металлы и неметаллы. При этом образуются оксиды:

При горении в кислороде сложных веществ образуются оксиды химических элементов, входящих в состав исходного вещества. Только азот и галогены выделяются в виде простых веществ:

Вторая из этих реакций используется как источник тепла и энергии в быту и промышленности, так как метан CH₄ входит в состав природного газа.

Кислород позволяет интенсифицировать многие промышленные и биологические процессы. В больших количествах кислород получают из воздуха, а также электролизом воды (как и водород). В небольших количествах его можно получить разложением сложных веществ:

Задание 12.5. Расставьте коэффициенты в приведенных здесь уравнениях реакций.

Воду нельзя ничем заменить — этим она отличается практически от всех других веществ, которые встречаются на нашей планете. Воду может заменить только сама вода. Без воды нет жизни: ведь жизнь на Земле возникла тогда, когда на ней появилась вода. Жизнь зародилась в воде, поскольку она является естественным универсальным растворителем. Она растворяет, а значит, измельчает все необходимые питательные вещества и обеспечивает ими клетки живых организмов. А в результате измельчения резко возрастает скорость химических и биохимических реакций. Более того, без предварительного растворения невозможно протекание 99,5 % (199 из каждых 200) реакций! (См. также урок 5.1.)

Известно, что взрослый человек в сутки должен получать 2,5–3 л воды, столько же выводится из организма: т. е. в организме человека существует водный баланс. Если он нарушается, человек может просто погибнуть. Например, потеря человеком всего 1–2 % воды вызывает жажду, а 5 % — повышает температуру тела вследствие нарушения терморегуляции: возникает сердцебиение, возникают галлюцинации. При потере 10 % и более воды в организме возникают такие изменения, которые уже могут быть необратимы. Человек погибнет от обезвоживания.

Вода — уникальное вещество. Её температура кипения должна составлять –80 °C (!), однако равна +100 °C. Почему? Потому что между полярными молекулами воды образуются водородные связи:

Поэтому и лёд, и снег — рыхлые, занимают больший объём, чем жидкая вода. В результате лёд поднимается на поверхность воды и предохраняет обитателей водоёмов от вымерзания. Свежевыпавший снег содержит много воздуха и является прекрасным теплоизолятором. Если снег покрыл землю толстым слоем, то и животные и растения спасены от самых суровых морозов.

Кроме того, вода имеет высокую теплоёмкость и является своеобразным аккумулятором тепла. Поэтому на побережьях морей и океанов климат мягкий, а хорошо политые растения меньше страдают от заморозков, чем сухие.

Без воды в принципе невозможен гидролиз, химическая реакция, которая обязательно сопровождает усвоение белков, жиров и углеводов, которые являются обязательными компонентами нашей пищи. В результате гидролиза эти сложные органические вещества распадаются до низкомолекулярных веществ, которые, собственно, и усваиваются живым организмом (подробнее см. уроки 25–27). Процессы гидролиза были нами рассмотрены в уроке 6. Вода реагирует со многими металлами и неметаллами, оксидами, солями.

Задание 12.6. Составьте уравнения реакций:

1. натрий + вода →
2. хлор + вода →
3. оксид кальция + вода →
4. оксид серы (IV) + вода →
5. хлорид цинка + вода →
6. силикат натрия + вода →

Изменяется ли при этом реакция среды (рН)?

Вода является продуктом многих реакций. Например, в реакции нейтрализации и во многих ОВР обязательно образуется вода.

Задание 12.7. Составьте уравнения таких реакций.

Выводы

Водород — самый распространённый химический элемент во Вселенной, а кислород — самый распространённый химический элемент на Земле. Эти вещества проявляют противоположные свойства: водород — восстановитель, а кислород — окислитель. Поэтому они легко реагируют друг с другом, образуя самое удивительное и самое распространённое на Земле вещество — воду.

Контрольная работа по теме «КИСЛОРОД. ВОДОРОД. ВОДА. РАСТВОРЫ»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2 «КИСЛОРОД, ВОДОРОД, ВОДА»

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты:

1) горение железа;

2) взаимодействия воды с натрием;

3) горения водорода;

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – пропана ( C ₃ H ₈ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте количество сахара и воды, необходимых для приготовления 300 г раствора с массовой долей сахара в нем 45%.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Относительная молекулярная масса воды равна:

А) 16 Б) 14 В) 10 Г) 18

2) Аллотропным видоизменением кислорода является:

А) вода Б) озон В) азот Г) водород

3) К инертным (благородным) газам НЕ относится:

А) водород Б) аргон В) гелий Г) неон

4) При тушении пожара НЕ используют:

А) речной песок Б) бензин В) воду Г) углекислый газ

5) Какой из газов является самым легким из перечисленных:

А) водород Б) азот В) кислород Г) пары воды

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты:

1) горения алюминия;

2) взаимодействия воды с цинком при нагревании;

3) взаимодействия водорода и серы (валентность серы в сероводороде равна II ).

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – пропена ( C ₃ H ₆ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте количество поваренной соли и воды, необходимых для приготовления 500 г раствора с массовой долей сахара в нем 32%.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Относительная атомная масса элемента кислород равна:

А) 8 Б) 16 В) 32 Г) 15

2) Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, называют:

А) Разбавленным Б) Насыщенным В) Концентрированным Г) Перенасыщенным

3) Содержание какого газа по объему в атмосферном воздухе наибольшее?

А) Водород Б) Кислород В) Углекислый газ Г) Азот

4) Водород как простое вещество в лаборатории можно получить:

А) при горении угля Б) при разложении оксида ртути

В) взаимодействии цинка и соляной кислоты Г) горении бензола ( C ₆ H ₆ )

5) Получение сложного вещества из более простых называется:

А) Синтез Б) Анализ В) Горение Г) Аллотропия

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты: 1) горения магния;

2) взаимодействия водорода с оксидом меди ( II ) ;

3) взаимодействия воды с калием.

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – ацетилена ( C ₂ H ₂ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте количество соли и воды, необходимых для приготовления 250 г раствора с массовой долей соли в нем 30%.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Формула простого вещества кислород:

2) Сложные вещества, которые состоят из двух элементов, одним из которых является кислород:

А) гидриды Б) гидроксиды В) смеси Г) оксиды

3) Аллотропными модификациями являются:

А) кислород и водород Б) кислород и озон В) натрий и калий Г) озон и азот

4) К благородным газам НЕ относится:

А) кислород Б) неон В) гелий Г) аргон

5) Укажите, какая из реакций НЕ может быль способом получения кислорода:

А) 2 HgO = t 2 Hg + O ₂ Б) 2 KMnO ₄ = t K ₂ MnO ₄ + O ₂ + MnO ₂

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты:

1) горения железа;

2) горение серы (образуется оксид серы ( IV ));

3) взаимодействия воды с кальцием.

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – бензола ( C ₆ H ₆ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте количество соли и воды, необходимых для приготовления 90 г раствора с массовой долей соли в нем 20%.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Качественная реакция на простое вещество кислород:

А) помутнение известковой воды Б) образование осадка

В) горение тлеющей лучинки В) появление специфического запаха

2) Газ с характерным запахом свежести, голубого цвета, в 1,5 раза тяжелее кислорода:

А) азот Б) водород В) гелий Г) озон

3) Составной частью воздуха НЕ является:

А) водород Б) кислород В) азот Г) углекислый газ

4) Метод определения состава веществ путем его разложения на более простые называется: А) синтез Б) анализ В) модификация Г) замещение

5) Раствор называется насыщенным, если:

А) в нем растворенного вещества больше, чем воды

Б) в нем на 100 г воды растворено 100 г вещества

В) в нем при данной температуре больше нельзя растворить вещества

Г) в нем при данной температуре можно растворить еще вещества

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты:

1) горения кальция;

2) взаимодействия водорода с хлором (валентность хлора в хлороводороде равна I );

3) взаимодействия воды с натрием.

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – этана ( C ₂ H ₆ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте массовую долю поваренной соли в растворе, состоящем из 30 г хлорида натрия и 70 г воды.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Если первоначальный раствор имеет массовую долю соли 30%, то для приготовления из него нового раствора той же соли с массовой доле 10% нужно:

А) добавить соли Б) долить воды В) выпарить воду

Г) нельзя приготовить из одного раствора другой

2) Относительная атомная масса элемента кислород равна:

А) 8 Б) 16 В) 32 Г) 15

3) К благородным газам относится:

А) кислород Б) неон В) азот Г) озон

4) Водород как простое вещество в лаборатории можно получить:

А) при горении серы Б) при разложении оксида ртути

В) взаимодействии цинка и серной кислоты Г) горении этана ( C ₂ H ₆ )

5) Две молекулы простого вещества водород обозначаются:

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты:

1) горения бария;

2) взаимодействия водорода с оксидом меди ( II );

3) взаимодействия воды с цинком при нагревании.

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – бензола ( C ₆ H ₆ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте массовую долю поваренной соли в растворе, состоящем из 60 г хлорида натрия и 120 г воды.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Относительная молекулярная масса вещества кислород равна:

А) 8 Б) 16 В) 32 Г) 15

2) Раствор, в котором данное вещество при данной температуре больше не растворяется, называют:

А) Разбавленным Б) Насыщенным В) Концентрированным Г) Перенасыщенным

3) Содержание какого газа по объему в атмосферном воздухе наибольшее?

А) Водород Б) Кислород В) Углекислый газ Г) Азот

4) Водород как простое вещество в лаборатории можно получить:

А) при горении угля Б) при разложении оксида ртути

В) взаимодействии цинка и соляной кислоты Г) горении бензола ( C ₆ H ₆ )

5) Получение сложного вещества из более простых называется:

А) Синтез Б) Анализ В) Горение Г) Аллотропия

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты:

1) горения алюминия;

2) взаимодействия водорода и серы (валентность серы в сероводороде равна II );

3) взаимодействия воды и литием.

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – пропана ( C ₃ H ₈ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте количество сахара и воды, необходимых для приготовления 200 г раствора с массовой долей сахара в нем 35%.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Относительная молекулярная масса воды равна:

А) 16 Б) 14 В) 10 Г) 18

2) Аллотропным видоизменением кислорода является:

А) вода Б) озон В) азот Г) водород

3) К инертным (благородным) газам НЕ относится:

А) водород Б) аргон В) гелий Г) неон

4) При тушении пожара НЕ используют:

А) речной песок Б) бензин В) воду Г) углекислый газ

5) Какой из газов является самым легким из перечисленных:

А) водород Б) азот В) кислород Г) пары воды

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2

Задание 1. Запишите уравнение реакции, укажите тип реакции, расставьте коэффициенты:

1) горения фосфора (образуется оксид фосфора ( V ));

2) взаимодействия водорода с хлором (валентность хлора в хлороводороде равна I );

3) взаимодействия воды с магнием при нагревании.

Задание 2. Составьте уравнение реакции горения сложного вещества – этана ( C ₂ H ₆ ). Расставьте коэффициенты.

Задание 3. Рассчитайте массовую долю поваренной соли в растворе, состоящем из 40 г хлорида натрия и 360 г воды.

Задание 4. Укажите один верный ответ:

1) Если первоначальный раствор имеет массовую долю соли 20%, то для приготовления из него нового раствора той же соли с массовой доле 5% нужно:

А) добавить соли Б) долить воды В) выпарить воду

Г) нельзя приготовить из одного раствора другой

2) Относительная атомная масса элемента кислород равна:

А) 8 Б) 16 В) 32 Г) 15

3) К благородным газам относится:

А) кислород Б) неон В) азот Г) озон

4) Водород как простое вещество в лаборатории можно получить:

А) при горении серы Б) при разложении оксида ртути

В) взаимодействии цинка и серной кислоты Г) горении этана ( C ₂ H ₆ )

5) Две молекулы простого вещества водород обозначаются:

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

• Сейчас обучается 929 человек из 80 регионов

Курс повышения квалификации

Инструменты онлайн-обучения на примере программ Zoom, Skype, Microsoft Teams, Bandicam

• Курс добавлен 31.01.2022
• Сейчас обучается 22 человека из 13 регионов

Курс повышения квалификации

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

• Сейчас обучается 38 человек из 23 регионов

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Дистанционные курсы для педагогов

«Взбодрись! Нейрогимнастика для успешной учёбы и комфортной жизни»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 587 468 материалов в базе

Материал подходит для УМК

«Химия», Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.

§ 27. Воздух и его состав

Самые массовые международные дистанционные

Школьные Инфоконкурсы 2022

33 конкурса для учеников 1–11 классов и дошкольников от проекта «Инфоурок»

«Психологические методы развития навыков эффективного общения и чтения на английском языке у младших школьников»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Другие материалы

• 23.01.2022
• 148
• 2

• 22.01.2022
• 64
• 2

• 22.01.2022
• 67
• 0

• 22.01.2022
• 56
• 0

• 22.01.2022
• 81
• 0

• 22.01.2022
• 55
• 1

• 22.01.2022
• 154
• 3

• 22.01.2022
• 39
• 1

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Добавить в избранное

• 23.01.2022 4799
• DOCX 22.4 кбайт
• 101 скачивание
• Оцените материал:

Настоящий материал опубликован пользователем Козел Наталья Олеговна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

• На сайте: 4 месяца
• Подписчики: 0
• Всего просмотров: 22285
• Всего материалов: 25

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки

Время чтения: 11 минут

Приемная кампания в вузах начнется 20 июня

Время чтения: 1 минута

В ростовских школах рассматривают гибридный формат обучения с учетом эвакуированных

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки создаст для вузов рекомендации по поддержке молодых семей

Время чтения: 1 минута

Инфоурок стал резидентом Сколково

Время чтения: 2 минуты

Ленобласть распределит в школы прибывающих из Донбасса детей

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор не планирует переносить досрочный период ЕГЭ

Время чтения: 0 минут

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Только 23 февраля!
Получите новую
специальность
по низкой цене

Цена от 1220 740 руб. Промокод на скидку Промокод скопирован в буфер обмена ПП2302 Выбрать курс Все курсы профессиональной переподготовки

Водород: химия водорода и его соединений

Водород

Положение в периодической системе химических элементов

Водород расположен в главной подгруппе I группы и в первом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение водорода

Электронная конфигурация водорода в основном состоянии :

+1H 1s 1 1s

Атом водорода содержит на внешнем энергетическом уровне один неспаренный электрон в основном энергетическом состоянии.

Степени окисления атома водорода — от -1 до +1. Характерные степени окисления -1, 0, +1.

Физические свойства

Водород – легкий газ без цвета, без запаха. Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью:

Н–Н

Соединения водорода

Основные степени окисления водорода +1, 0, -1.

Типичные соединения водорода:

Способы получения

Еще один важный промышленный способ получения водорода — паровая конверсия метана. При взаимодействии перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

Также возможна паровая конверсия угля:

C 0 + H₂ + O → C +2 O + H₂ 0

Химические свойства

1. Водород проявляет свойства окислителя и свойства восстановителя. Поэтому водород реагирует с металлами и неметаллами.

1.1. С активными металлами водород реагирует с образованием гидридов :

2Na + H₂ → 2NaH

1.2. В специальных условиях водород реагирует с серой с образованием бинарного соединения сероводорода:

1.3. Водород не реагирует с кремнием .

1.4. С азотом водород реагирует при нагревании под давлением в присутствии катализатора с образованием аммиака:

1.5. В специальных условиях водород реагирует с углеродом .

1.6. Водород горит , взаимодействует с кислородом со взрывом:

2. Водород взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Восстанавливает металлы из основных и амфотерных оксидов . Восстановить из оксида водородом можно металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений после алюминия. При этом образуются металл и вода.

Например , водород взаимодействует с оксидом цинка с образованием цинка и воды:

ZnO + H₂ → Zn + H₂O

Также водород восстанавливает медь из оксида меди:

СuO + H₂ → Cu + H₂O

Водород восстанавливает оксиды некоторых неметаллов .

Например , водород взаимодействует с оксидом азота (I):

2.2. С органическими веществами водород вступает в реакции присоединения (реакции гидрирования).

Применение водорода

Применение водорода основано на его физических и химических свойствах:

• как легкий газ, он используется для наполнения аэростатов (в смеси с гелием);
• кислородно-водородное пламя применяется для получения высоких температур при сварке металлов;
• как восстановитель используется для получения металлов (молибдена, вольфрама и др.) из их оксидов;
• водород используется для получения аммиака и искусственного жидкого топлива;
• получение твердых жиров (гидрогенизация).

Водородные соединения металлов

Соединения металлов с водородом — солеобразные гидриды МеН_х. Это твердые вещества белого цвета с ионным строением. Устойчивые гидриды образуют активные металлы (щелочные, щелочноземельные и др.).

Способы получения

Гидриды металлов можно получить непосредственным взаимодействием активных металлов и водорода.

Например , при взаимодействии натрия с водородом образуется гидрид натрия:

2Na + H₂ → 2NaH

Гидрид кальция можно получить из кальция и водорода:

Химические свойства

1. Солеобразные гидриды легко разлагаются водой .

Например , гидрид натрия в водной среде разлагается на гидроксид натрия и водород:

NaH + H₂O → NaOH + H₂

2. При взаимодействии с кислотами гидриды металлов образуют соль и водород.

Например , гидрид натрия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида натрия и водорода:

NaH + HCl → NaCl + H₂

3. Солеобразные гидриды проявляют сильные восстановительные свойства и взаимодействуют с окислителями (кислород, галогены и др.)

Например , гидрид натрия окисляется кислородом:

2NaH + O₂ = 2NaOH

Гидрид натрия также окисляется хлором :

NaH + Cl₂ = NaCl + HCl

Летучие водородные соединения

Соединения водорода с неметаллами — летучие водородные соединения.

Строение и физические свойства

Все летучие водородные соединения — газы (кроме воды).

Способы получения силана

Силан образуется при взаимодействии соляной кислоты с силицидом магния:

Видеоопыт получения силана из силицида магния можно посмотреть здесь.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непрореагировавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Способы получения фосфина

В лаборатории фосфин получают водным или кислотным гидролизом фосфидов – бинарных соединений фосфора и металлов.

Например , фосфин образуется при водном гидролизе фосфида кальция:

Или при кислотном гидролизе, например , фосфида магния в соляной кислоте:

Еще один лабораторный способ получения фосфина – диспропорционирование фосфора в щелочах.

Например , фосфор реагирует с гидроксидом калия с образованием гипофосфита калия и фосфина:

Способы получения сероводорода

1. В лаборатории сероводород получают действием минеральных кислот на сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа.

Например , при действии соляной кислоты на сульфид железа (II):

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S↑

Еще один способ получения сероводорода – прямой синтез из водорода и серы:

Еще один лабораторный способ получения сероводорода – нагревание парафина с серой.

Видеоопыт получения и обнаружения сероводорода можно посмотреть здесь.

2. Также сероводород образуется при взаимодействии растворимых солей хрома (III) и алюминия с растворимыми сульфидами. Сульфиды хрома (III) и алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.

Например: х лорид хрома (III) реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида хрома (III), сероводорода и хлорида натрия:

Химические свойства силана

1. Силан — неустойчивое водородное соединение (самовоспламеняется на воздухе). При сгорании силана на воздухе образуется оксид кремния (IV) и вода:

Видеоопыт сгорания силана можно посмотреть здесь.

2. Силан разлагается водой с выделением водорода:

3. Силан разлагается (окисляется) щелочами :

4. Силан при нагревании разлагается :

Химические свойства фосфина

1. В водном растворе фосфин проявляет очень слабые основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион фосфония. Основные свойства фосфина гораздо слабее основных свойств аммиака. Проявляются при взаимодействии с безводными кислотами .

Например , фосфин реагирует с йодоводородной кислотой:

Соли фосфония неустойчивые, легко гидролизуются.

2. Фосфин PH₃ – сильный восстановитель за счет фосфора в степени окисления -3. На воздухе самопроизвольно самовоспламеняется:

3. Как сильный восстановитель, фосфин легко окисляется под действием окислителей.

Например , азотная кислота окисляет фосфин. При этом фосфор переходит в степень окисления +5 и образует фосфорную кислоту.

Серная кислота также окисляет фосфин:

С фосфином также реагируют другие соединения фосфора, с более высокими степенями окисления фосфора.

Например , хлорид фосфора (III) окисляет фосфин:

2PH₃ + 2PCl₃ → 4P + 6HCl

Химические свойства сероводорода

1. В водном растворе сероводород проявляет слабые кислотные свойства. Взаимодействует с сильными основаниями, образуя сульфиды и гидросульфиды:

Например , сероводород реагирует с гидроксидом натрия:

H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O
H₂S + NaOH → NaНS + H₂O

2. Сероводород H₂S – очень сильный восстановитель за счет серы в степени окисления -2. При недостатке кислорода и в растворе H₂S окисляется до свободной серы (раствор мутнеет):

В избытке кислорода:

3. Как сильный восстановитель, сероводород легко окисляется под действием окислителей.

Например, бром и хлор окисляют сероводород до молекулярной серы:

H₂S + Br₂ → 2HBr + S↓

H₂S + Cl₂ → 2HCl + S↓

Под действием избытка хлора в водном растворе сероводород окисляется до серной кислоты:

Например , азотная кислота окисляет сероводород до молекулярной серы:

При кипячении сера окисляется до серной кислоты:

Прочие окислители окисляют сероводород, как правило, до молекулярной серы.

Например , оксид серы (IV) окисляет сероводород:

Соединения железа (III) также окисляют сероводород:

H₂S + 2FeCl₃ → 2FeCl₂ + S + 2HCl

Бихроматы, хроматы и прочие окислители также окисляют сероводород до молекулярной серы:

Серная кислота окисляет сероводород либо до молекулярной серы:

Либо до оксида серы (IV):

4. Сероводород в растворе реагирует с растворимыми солями тяжелых металлов : меди, серебра, свинца, ртути, образуя черные сульфиды, нерастворимые ни в воде, ни в минеральных кислотах.

Например , сероводород реагирует в растворе с нитратом свинца (II). при этом образуется темно-коричневый (почти черный) осадок, нерастворимый ни в воде, ни в минеральных кислотах:

Взаимодействие с нитратом свинца в растворе – это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы.

Видеоопыт взаимодействия сероводорода с нитратом свинца можно посмотреть здесь.

Химические свойства прочих водородных соединений

Кислоты образуют в водном растворе: водородные соединения VIA (кроме воды) и VIIA подгрупп.

Прочитать про химические свойства галогеноводородов вы можете здесь.

Физические свойства

Молекулы воды связаны водородными связями: nH₂O = (Н₂O)_n, поэтому вода жидкая в отличие от ее газообразных аналогов H₂S, H₂Se и Н₂Те.

Химические свойства

1. Вода реагирует с металлами и неметаллами .

1.1. С активными металлами вода реагирует при комнатной температуре с образованием щелочей и водорода :

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

• с магнием реагирует при кипячении:

• алюминий не реагирует с водой, так как покрыт оксидной плёнкой. Алюминий, очищенный от оксидной плёнки, взаимодействует с водой, образуя гидроксид:

• металлы, расположенные в ряду активности от Al до Н , реагируют с водяным паром при высокой температуре, образуя оксиды и водород:

• металлы, расположенные в ряду активности от после Н , не реагируют с водой:

Ag + Н₂O ≠

2. Вода реагирует с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов , образуя щелочи (с оксидом магния – при кипячении):

3. Вода взаимодействует с кислотными оксидами (кроме SiO₂):

4. Некоторые соли реагируют с с водой. Как правило, в таблице растворимости такие соли отмечены прочерком :

Например , сульфид алюминия разлагается водой:

5. Бинарные соединения металлов и неметаллов , которые не являются кислотами и основаниями, разлагаются водой.

Например , фосфид кальция разлагается водой:

6. Бинарные соединения неметаллов также гидролизуются водой.

Например , фосфид хлора (V) разлагается водой:

6. Некоторые органические вещества гидролизуются водой или вступают в реакции присоединения с водой (алкены, алкины, алкадиены, сложные эфиры и др.).