ВОДОРОД : . ВЫПОЛНИЛА

ВОДОРОД
ВЫПОЛНИЛА:
Белкова С.
Основные сведения о химическом
элементе
•
Водоро́д — первый элемент
периодической системы
элементов; обозначается
символом H. Название
представляет собой кальку с
латинского: лат. Hydrogenium
(от др.-греч. ὕδωρ — «вода» и
γεννάω — «рождаю») —
«порождающий воду». Широко
распространён в природе.
+
Атом водорода
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1.
2.
3.
4.
Водород — это самый легкий газ (он в 14,4 раза легче воздуха), не
имеет цвета, вкуса и запаха.
Мало растворим в воде (в 1 л воды при 20°С растворяется 18 мл
водорода).
При температуре — 252,8°С и атмосферном давлении переходит в
жидкое состояние. Жидкий водород бесцветен.
Газообразный водород может существовать в двух формах
(модификациях) — в виде орто - и пара- водорода.
Газообразный водород
Капсула с жидким
водородом
Твердый водород
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1.
Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Обычно он считается аналогом галогенов
и размещается в VII группе, хотя иногда водород помещают и в I группу, так как он способен отдавать
электрон с образованием катиона H+ и этим похож на щелочные металлы, которые также проявляют
степень окисления +1.Молекулы водорода довольно прочные, вследствие этого молекулярный водород не
отличается большой химической активностью. При высоких температурах и присутствии катализаторов
атомы водорода распадаются на атомы, которые химически очень активны. Атомарный водород
образуется, например при реакции цинка с соляной кислотой:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + 2Н
2.
Атомы водорода быстро реагируют между собой, образуя молекулы, поэтому обычно атомарный водород
используют в момент выделения.
В обычных условиях молекулярный водород взаимодействует лишь с наиболее активными элементами - со
фтором взрывается в темноте и на холоде, с хлором реагирует на свету и при нагревании со взрывом. При
этом получаются галогеноводороды:
H2 + Cl2 = 2HCl
3.
В соответствии со степенями окисления +1 и -1 в химических реакциях водород может быть окислителем
или восстановителем.
Так, при взаимодействии водорода с оксидом меди при нагревании, медь восстанавливается:
CuO + H2 = Cu + H2O
4.
Окислительные свойства водород проявляет редко и только в соединениях с металлами.
Химические реакции с водородом обычно протекают при повышенной температуре, давлении или
присутствии катализаторов.
Водород сгорает в кислороде с образованием воды:
2H2 + O2 = 2H2O
В этой реакции выделяется много теплоты. Смесь двух объемов водорода с одним объемом кислорода
взрывоопасна и называется гремучим газом.
При повышенном давлении и температуре водород взаимодействует с азотом:
3H2 + N2 " 2NH3
Реакция обратима.
ИЗОТОПЫ ВОДОРОДА
Три изотопа водорода имеют собственные
названия: 1H — протий (Н), 2H — дейтерий
(D) и 3H — тритий (радиоактивен) (T).
СЛОВАРЬ:
Изотопы-разновидности атомов
одного и того же химического
элемента, отличающиеся
атомной массой, а
следовательно и числом
нейтронов
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
В ПРОМЫШЛЕННОСТИ:
1.Крекинг и риформинг углеводородов в процессе
переработки нефти.
2.Из природного газа. Конверсия с водяным паром:
CH4 + H2O = CO + 3H2 (1000 °C)
3.Пропускание паров воды над раскаленным
коксом при температуре около 1000 °C:
H2O + C = H2 + CO
4.Каталитическое окисление кислородом:
2CH4 + O2 = 2CO + 4H2
5.Электролиз водных растворов солей:
2NaCl + 2H2O = H2 + 2NaOH + Cl2
Словарь:
Крекинг (англ. cracking,
расщепление) —
высокотемпературная
переработка нефти и
её фракций с целью
получения, как правило,
продуктов
меньшей молекулярной
массы
Риформинг (англ.
reforming, от reform —
переделывать, улучшать),
промышленный процесс
переработки бензиновых и
лигроиновых фракций
нефти с целью получения
высокооктановых
бензинов и ароматических
углеводородов
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
1.Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения
такой реакции чаще всего используют цинк и разбавленную
соляную кислоту:
Zn +2HCl → ZnCl2 +H2↑
2.Взаимодействие кальция с водой:
Ca +2H2O → Ca(OH)2 +H2↑
3.Гидролиз гидридов:
NaH +H2O → NaOH +H2↑
4.Действие щелочей на цинк или алюминий:
2Al +2NaOH +6H2O → 2Na[Al(OH)4] +3H2↑
Zn +2KOH +2H2O → K2[Zn(OH)4] +H2↑
5.С помощью электролиза. При электролизе водных растворов
щелочей или кислот на катоде происходит выделение
водорода, например:
2H3O +2e → H2↑ +2H2O
ПРИМЕНЕНИЕ
1.Хим.Промышленность:При производстве аммиака, метанола, мыла и
пластмасс.
2.Пищевая промышленность: При производстве маргарина из жидких
растительных масел.
Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949 (упаковочный газ, класс
«Прочие»). Входит в список пищевых добавок, допустимых к применению в
пищевой промышленности Российской Федерации в качестве
вспомогательного средства для производства пищевой продукции.
3.Авиационная промышленность: Водород очень лёгок и в воздухе всегда
поднимается вверх. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли
водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько катастроф, в ходе
которых дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли
наполняют гелием, несмотря на его существенно более высокую
стоимость.
ПРИМЕНЕНИЕ
4.Метеорология:Используется в метеорологии для
заполнения шаропилотных оболочек.
5.Топливо:Водород используют в качестве ракетного
топлива.
Ведутся исследования по применению водорода как
топлива для легковых и грузовых автомобилей.
Водород в ДВС меньше загрязняет окружающую
среду В водородно-кислородных топливных
элементах используется водород для
непосредственного преобразования энергии
химической реакции в электрическую.
Вопросы для самопроверки
1. Водород занимает в периодической системе Д.И. Менделеева положение в…
А) 1А группе Б) 7А группе В) 1А и 7А группах
2. Наиболее распространенным элементом в межзвездном пространстве
является:
А) Кислород Б) Кремний В) Водород
3. Вода вступает во взаимодействие со всеми веществами в наборе:
А) CaO, Cu, NH3 Б) CuO, N2, NaCl В)SO2, Ba, K2O
4. Водород проявляет окислительные свойства при взаимодействии с:
А) Азотом Б) Хлором В) Литием
5. Водород имеет низшую степень окисления в соединении:
А) N2H4 Б) H2SO4 B) NaH
6. Число нейтронов в составе самого распространенного на Земле изотопа
водорода равно:
А) 1 Б) 2 В) 0