Охарактеризовать использование водорода по его свойствам Химия 8 класс и ГДЗ Химия 8 класс Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А. 2019 §15 ВОДОРОД » Крутое решение для вас от GDZ.cool

ГДЗ к учебнику ХИМИЯ 8 КЛАСС Еремина В.В. Кузьменко Н.Е. Дроздова А.А. Лунина В.В. §24 Применение водорода. Получение водорода в промышленности РЕШЕБНИК ОТВЕТЫ

Красным цветом приводится решение, а фиолетовым ― объяснение.

Задание 1Перечислите известные вам способы получения водорода: а) в лаборатории;Взаимодействие активного металла с кислотой, например, цинка с соляной кислотой:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
б) в промышленности. водяных паров с углеродом или метаном: C + H2O = CO + H2CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2Водород может быть получен при разложении метана: CH4 = C + 2H2

Задание 2
По рисунку 53 расскажите о различных областях применения водорода. Проиллюстрируйте свой ответ уравнениями химических реакций. ― топливо. 2H2 + O2 = 2H2O сварка. 2H2 + O2 = 2H2O― пищевая промышленность. Например, производство маргарина. синтез аммиака. N2 + 3H2 = 2NH3 (t, p, кат.) производство метанола. CO + 2H2 ⟶ CH3OH (t, p, кат.)хлороводорода и его водного раствора . H2 + Cl2 = 2HCl получение металлов. WO3 + 3H2 = W + 3H2O ()

Задание 3
Какое вещество является восстановителем в реакции углерода с водяным паром? Объясните ответ. Восстановителем является углерод, так как он восстанавливает водород из воды: C + H2O = CO + H2

Задание 4
Вольфрам W получают восстановлением оксида вольфрама (VI) водородом. Напишите уравнение реакции. WO3 + 3H2 = W + 3H2O ()

Задание 5
Какие металлы получают в промышленности с помощью водорода? Тугоплавкие металлы, например вольфрам.Задание 6
Раньше водород использовали для наполнения аэростатов. На каком свойстве водорода основано это применение? Это самый легкий газ, т.к. обладает самой низкой плотностью.Почему сейчас метеорологические шары-зонды наполняют благородным газом гелием? Водород, в отличие от гелия, горючий газ.

Задание 7
Мировое производство водорода составляет 55 млн т в год. Половина его идёт на синтез аммиака. Сколько миллионов тонн аммиака производится ежегодно? Дано: m(H2)=55•106 т, ω(H2)=50%Найти: m(NH3)-?Решениеm(H2)=ω(H2)•m(H2)=50%•55•106 т : 100%=27,5•106 тПо уравнению реакции: N2 + 3H2 = 2NH3 имеем3•Mr(H2) — 2•Mr(NH3)m(H2) — m(NH3), отсюдаm(NH3)=2•Mr(NH3)•m(H2)/3•Mr(H2)=2Ответ: 156 млн т в год.

Водород имеет строение. Его молекула

состоит из двух атомов, соединённых связью.

При комнатной температуре водород представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Это самое лёгкое вещество на Земле. Его плотность равна примерно (0,09) г/дм³. Водород в (14,5) раз легче воздуха.

В воде водород растворяется плохо (примерно (2) объёма на (100) объёмов воды), но может поглощаться некоторыми металлами. Например, (1) объём палладия может растворить до (900) объёмов водорода.

Температура кипения водорода низкая. Она равна (–253) °С. Ниже температура кипения только у гелия.

Молекулы водорода благодаря своей малой массе и размерам могут проникать сквозь стенки сосуда, в котором он содержится. Заполненный водородом шарик через некоторое время сдувается. При температуре (300)–(600) °С водород способен диффундировать сквозь стенки стеклянного или металлического сосуда.

При комнатной температуре химическая активность водорода низкая. Она значительно повышается при нагревании.

1. Взаимодействие с простыми веществами- (кроме фосфора, кремния, инертных газов).

Смесь водорода с кислородом или с воздухом взрывоопасна.

Подобным образом водород реагирует и с другими галогенами: фтором, бромом, иодом.

В реакциях с неметаллами водород является восстановителем.

2. Взаимодействие с простыми веществами-.

При нагревании водород реагирует со щелочными и щелочноземельными металлами с образованием гидридов:

В реакциях с металлами водород является окислителем.

3. Взаимодействие со сложными веществами.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам

О ЧЕМ ИДЕТ РЕЧЬ. самый распространенный элемент во Вселеннойявляется одним из двух элементов, из которых состоит водазанимает первое место в периодической системе Д.И. Менделеева

Водород, его общая характеристика, нахождение в природе, получение. Свойства и применение водорода

ПЛАН УРОКАИсторическая справкаПоложение в ПСХЭ Д.И. МенделееваФизические свойстваПолучениеХимические свойстваПрименениеРефлексия

1766 г. – водород открыл Г. Кавендиш

Г. Кавендиш1784 г. – А. Лавуазье назвал водород hydrogene (др.-греч. hydro genes – порождающий воду)А. Лавуазье

Изотопы водородаИзотопы — разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа

Положение водорода в ПСХЭ Д. И. МенделееваIAVII AСходство с щелочными металламиСходство с галогенами1 валентный электронВосстановительные свойстваНе хватает 1 электрона до завершения уровняОкислительные свойстваДвухатомные молекулыПри обычных условиях газ (фтор, хлор)

Физические свойстваГаз без цвета, вкуса и запаха.Самый легкий газ.Малорастворим в воде.

1. Действием разбавленных кислот (кроме HNO3) на металлы: ZnCl2+H22Аппарат КиппаПрибор Кирюшкина Получение

2. Взаимодействием активных металлов с водой:Ca + H2O = Ca(OН)2+ H22 Получение

3. Электролиз воды:

Химические свойства1. Взаимодействие с металлами:Ca + H2 =CaH2

2. Взаимодействие с неметаллами:

H2 + Сl2 =2Химические свойстваНСl

Химические свойстваH2 + О2 =H2О23. Взаимодействие с неметаллами:

3. Восстановление металлов из оксидов:

СuO + H2 =Химические свойстваСu + H2O

Краткое описание документа

• подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
• по всем предметам 1-11 классов

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

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

• Курс добавлен 31.01.2022
• Сейчас обучается 28 человек из 18 регионов

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

• Для учеников 1-11 классов и дошкольников
• Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ГДЗ Боровских Т.А. Рабочая тетрадь по химии 8 класс Уроки 22-24. Водород, его общая характеристика и нахождение в природе. Получение водорода и его свойства. Применение водорода

Красным цветом даются ответыа фиолетовым ― объяснения.

Задание 1а) Водород — самый легкий газ.    О простом веществеб) Водород входит в состав природного газа — метана.     О химическом элементев) Водород — топливо будущего.   О простом веществег) Вещества, входящие в состав топлива, — бензин и керосин — содержат водород.  О химическом элементед) Водород плохо растворим в воде.   О простом веществее) Водород входит в состав воды.   О химическом элементе

Задание 51) 2K + H2 = 2KH2) S + H2 = H2S3) Cl2 + H2 = 2HCl4) C + 2H2 = CH45) FeO + H2 = H2O + Fe6) Fe2O3 + 3H2 = 3H2O + 2Fe

Задание 8Тестовые заданияТЕСТ 1В соединении NH3, водород проявляет валентностьВ соединениях водород всегда одновалентен.

ТЕСТ 2В уравнении реакции PbO2 + 2H2 = Pb + 2H2O восстановителем являетсяВодород восстанавливает простые вещества ― металлы ― из их оксидов.

Водород (H, лат. hydrogenium) — является химическим элементом периодической системы с обозначением H и атомным номером 1, представляет собой самым легкий из элементов периодической таблицы.

Водород соответствует главной подгруппе I группы и располагается в первом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Элемент является наиболее распространенным во Вселенной. Из водорода состоит около 75% всей барионной массы. Звезды, за исключением компактных, в основном состоят из водородной плазмы.

В основном состоянии водород характеризуется следующей электронной схемой:

Первый энергетический уровень атома водорода (он же внешний) содержит один неспаренный электрон в основном энергетическом состоянии. Атом водорода обладает степенями окисления — от -1 до +1. Характерные степени окисления -1, 0, +1.

Известны три изотопа водорода, в отличие от изотопов других элементов они имеют собственные названия:

• протий 1 Н ;
• дейтерий 2 Н (обозначается также D );
• тритий 3 Н (T, является радиоактивным).

Ядро протия, который является наиболее распространенным изотопом водорода, включает в себя лишь один протон и не имеет нейтронов, ядро дейтерия содержит один протон и один нейтрон, ядро трития — один протон и два нейтрона.

В стандартных условиях при обычной температуре и давлении простое вещество водород представляет собой нетоксичный двухатомный газ без цвета, запаха и вкуса. Химическая формула газообразного вещества H 2 . Смешиваясь с воздухом или кислородом, водород приобретает свойства горючести, пожаро- и взрывоопасности. Вещество также взрывоопасно при наличии окисляющих газов, в том числе, фтора или хлора.

В связи с легкостью формирования ковалентных связей водородом с большинством неметаллов, большая часть данного вещества на нашей планете представлена в виде разнообразных соединений, к примеру, воды или органических веществ. Водород имеет большое значение для реализации кислотно-основных реакций, растворяется в этаноле и таких металлах, как:

• железо;
• никель;
• палладий;
• титан;
• платина;
• ниобий.

История открытия

В XVI и XVII столетиях, отмеченных эпохой становления химии как науки, наблюдали явление высвобождения горючего газа в процессе взаимодействия кислот и металлов. Впервые водород удалось синтезировать Парацельсу в XVI веке путем погружения стружки железа в серную кислоту. В 1671 году Робертом Бойлем была подробно описана химическая реакция между железной стружкой и разбавленными кислотами. Результатом такого процесса являлось выделение газообразного водорода.

ГДЗ Химия 8 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А. 2019 §15 ВОДОРОД

Задание 1Какими физическими свойствами характеризуется водород? Водород — легкий и крайне огнеопасный газ без цвета, запаха и вкуса, почти нерастворим в воде.Как его собирают? Водород собирают методом вытеснения воздуха, держа пробирку вверх дном (водород легче воздуха) и методом вытеснения воды (водород почти нерастворим в воде).Почему водородом опасно заполнять воздушные шары и дирижабли? Он крайне огнеопасен. Смесь водорода с кислородом в соотношении 2:1 или с воздухом в соотношении 2:5 при взрыве обладает огромной разрушительной силой, поэтому и называется гремучим газом.

Задание 2Сравните получение, собирание и распознавание кислорода и водорода.

Задание 3Охарактеризуйте применение водорода на основе его свойств. Водород  эффективное ракетное топливо, а в перспективе и автомобильное. Водород применяют для получения соляной кислоты, аммиака, газовой резки и сварки металлов, для получения чистых металлов.

Задание 7
Подготовьте сообщение по одной из тем: а) «Водород на Земле и в космосе»;На Земле водород представлен в составе воды, метана, органических веществ, а также в виде простого вещества. Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % — это десятый по распространённости элемент. Водород самый распространенный химический элемент во Вселенной, он является составной частью Солнца и других звезд.
б) «Использование водорода в воздухоплавании: победы и трагедии».

Страница 30 из 58

1. Один цилиндр заполнен водородом, а другой — кислородом. Как определить, в каком цилиндре находится каждый из газов?

И водород, и кислород поддерживают горение. При этом : • Введенная в цилиндр с водородом горящая лучина гаснет с характерным хлопком.• Введенная в цилиндр с кислородом тлеющая лучина загорается.

2. Как перелить из одного сосуда в другой, а) водород; б) кислород?

3. Составьте уравнения химических реакций водорода со следующими оксидами :  а) оксидом ртути(II); б) железной окалиной Fe3O4; в) оксидом вольфрама(VI). Объясните, какова роль водорода в этих реакциях. Что происходит с металлом в результате реакции?

4. Используя рисунок 39, создайте свой вариант презентации из 7—8 слайдов по теме «Применение водорода». Обсудите свою презентацию с соседом по парте.

Свойства Водород – бесцветный, самый легкий газ.Он в 14,5 раз легче воздуха.Плотность водорода равна 0,09 г/лРастворимость водорода в воде очень низкаяТемпература сжижения -252,8˚C

ПрименениеМеталлургияНеорганический синтезЭнергетическая промышленностьОрганический синтез

МеталлургияВодород используют как восстановитель при получении металлов из руд: CuO + H2  t= Cu + H2O

Неорганический синтезВодород используется при получении многих ценных неорганических веществ: соляной кислоты, воды и т.д.Cl2 + H2 t= 2HCl

Органический синтезС участием водорода проводят превращение растительных масел в твердые жиры.

ЭнергетикаВодород – эффективное топливо. Его применение основано на способности гореть с выделениембольшого количества теплоты.Это свойство используется не только в транспортной промышленности, но и металлургических областях, например, при сварке и резке металлов.

ВыводыТаким образом, водород не только используется в широком диапазоне отраслей промышленности, но и имеет перспективы при разработке экологически чистого топлива.

5. Руководствуясь планом, приведённым в задании 3 после § 26, подготовьте компьютерную презентацию по теме «Водород».

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОРОДАНахождение в природеПолучениеСвойстваПрименение

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ• Водород – самый распространенный химический элементво Вселенной, он является составной частью Солнца идругих звезд. На Земле представлен в составе воды,метана, органических веществ, а также в виде простоговещества.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА• Водород – бесцветный, самый легкий газ.• Он в 14,5 раз легче воздуха.• Плотность водорода равна 0,09 г/л• Растворимость водорода в воде очень низкая• Температура сжижения -252,8˚C

1. Взаимодействие с галогенами2. Взаимодействие с кислородом3. Взаимодействие с серой4. Взаимодействие с азотом5. Взаимодействие со сложными веществами (оксидами металлов и неметаллов)6. Взаимодействие с активными металлами

ПРИМЕНЕНИЕМеталлургияНеорганический синтезОрганический синтезЭнергетическая промышленность

Тест

1. В соединении NH3 водород проявляет валентность1) III2) II4) IVПравильный ответ 3) I

2. В уравнении реакции PbO2  +  2H2  =  РЬ  +  2H20 восстановителем является1) свинец3) оксид свинца(IV)4) водаПравильный ответ 2) водород

Строение молекулы

Водород это газ, молекула его состоит из двух атомов.

Так схематически выглядит молекула водорода.

Молекулярный водород, образованный из таких вот двухатомных молекул взрывается при поднесенной горящей спичке. Молекула водорода при взрыве распадается на атомы, которые превращаются в ядра гелия. Именно таким образом происходят ядерные реакции на Солнце и других звездах – за счет постоянного распадение молекул водорода наше светило горит и обогревает нас своим теплом.

Место в таблице Менделеева

В основе расположения химических элементов в периодической системе Менделеева лежит их атомный вес, рассчитанный относительно атомного веса водорода. То есть иными словами водород и его атомный вес является краеугольным камнем таблицы Менделеева, той точкой опоры, на основе которой великий химик создал свою систему. Поэтому не удивительно, что в таблице Менделеева водород занимает почетное первое место.

Помимо этого водород имеет такие характеристики:

• Атомная масса водорода составляет 1,00795.
• У водорода в наличии три изотопа, каждый из которых обладает индивидуальными свойствами.
• Водород – легкий элемент имеющий малую плотность.
• Водород обладает восстановительными и окислительными свойствами.
• Вступая в химические реакции с металлами, водород принимает их электрон и стает окислителем. Подобные соединения называются гидратами.

Практическое применение

Так как водород в 14 раз легче воздуха, то в былые времена им начиняли воздушные шары и дирижабли. Но после серии катастроф произошедших с дирижаблями конструкторам пришлось искать водороду замену (напомним, чистый водород – взрывоопасное вещество, и малейшей искры было достаточно, чтобы случился взрыв).

Взрыв дирижабля Гинденбург в 1937 году, причиной взрыва как раз и стало воспламенение водорода (вследствие короткого замыкания), на котором летал этот огромный дирижабль.

Поэтому для подобных летательных аппаратов вместо водорода стали использовать гелий, который также легче воздуха, получение гелия более трудоемкое, зато он не такой взрывоопасный как водород.

Тем не менее, водород весьма хорошо зарекомендовал себя в качестве одного из компонентов ракетного топлива. А автомобили, работающие на водородном топливе более экологичнее своих дизельных и бензиновых собратьев.

Также с помощью водорода производится очистка различных видов топлива, в особенности на основе нефти и нефтепродуктов.

Современную промышленность сложно представить без применения технических газов на различных этапах производства. На сегодняшний день водород входит в тройку наиболее востребованных промышленностью газов, уступая лишь кислороду и азоту.

Водород относится к числу важнейших видов сырья химической и нефтехимической промышленности. Свойства этого газа обуславливают его применение и в других отраслях промышленности: металлургической, пищевой, стекольной, электронной, электротехнической.

Структура потребления водорода в России в 2013 г.

Стекольная промышленность

В стекольной промышленности водород применяется при производстве листового стекла float-методом, а также для получения кварцевого стекла, которое изготавливают плавлением чистого горного хрусталя, кварца или синтетического оксида кремния в водородно-кислородном пламени.

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

Россияне ценят в учителях образованность, любовь и доброжелательность к детям

Время чтения: 2 минуты

Академическая стипендия для вузов в 2023 году вырастет до 1 825 рублей

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор предложил дать возможность детям из ДНР и ЛНР поступать в вузы без сдачи ЕГЭ

В Госдуме предложили ввести сертификаты на отдых детей от 8 до 17 лет

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.

Ключевые слова конспекта: химические свойства водорода, применение водорода,

Водород при комнатной температуре малоактивен. При нагревании водород реагирует со многими простыми и сложными веществами.

Реакции соединения

В реакциях с неметаллами водород является восстановителем. При поджигании на воздухе водород сгорает или реагирует с кислородом с взрывом:

2Н2 + О2 = 2Н2O.

При поджигании водород реагирует с газом хлором Сl2 (на ярком свету — с взрывом) с образованием газа хлороводорода НСl.

Н2 + Сl2 = 2НСl.

Реакции с бромом и йодом обратимы и протекают при 400-500 °С.

При температуре 150-200 °С водород реагирует с серой, при этом получается газообразный сероводород:

При более высокой температуре идет заметное разложение сероводорода.

Синтез метана в реакции с графитом проходит при повышенном давлении и 600 °С. При более высокой температуре преобладает обратное направление процесса:

Реакция водорода с азотом протекает достаточно быстро только при 500 °С в присутствии катализатора Fe3O4 при давлении 20-30 МПа:

Летучие водородные соединения, в формулах которых первым стоит Н, называют, прочитывая формулы справа налево: НСl — хлороводород, H2S — сероводород, НВг — бромоводород. Названия веществ СН4 — метан, NH3 — аммиак.

В реакциях с металлами водород оказывается окислителем. При нагревании он реагирует с щелочными и щелочноземельными металлами, образуя гидриды:

Реакции замещения

При нагревании водород реагирует с оксидами многих металлов. Продукты реакции — свободный металл и вода. Реакции замещения с участием водорода — реакции восстановления:

Хром и более активные металлы водородом из соединений не восстанавливаются.

Применение водорода

Раньше водород использовали для наполнения воздушных шаров и дирижаблей. Впоследствии от этого отказались из-за взрыво- и пожароопасности водорода. Сейчас водород — ракетное топливо. Водород необходим для синтеза аммиака NH3 и хлороводорода НСl. С помощью водорода получают особо чистые металлы для полупроводниковой техники. В органической химии с применением водорода получают метиловый спирт СН3ОН, твердые пищевые жиры из растительных масел, синтетическое жидкое топливо. Изотопы водорода — дейтерий 2 D и тритий 3 Т — термоядерное горючее.

Полезный материал про водород есть на сайте. Рекомендую.

Основные тезисы параграфа

Водород – бесцветный газ без запаха. В 14,5 раз легче воздуха (плотность 0,09 г/л). Малорастворим в воде.

Спокойно горит на воздухе, но может образовывать взрывоопасную смесь – гремучий газ.

При нагревании водород вступает во взаимодействие с хлором, расплавленной серой, активными металлами, оксидами неактивных металлов. При повышенном давлении и температуре, водород способен взаимодействовать с азотом, с образованием важного соединения – аммиака.

Применение водорода: химический синтез (получение аммиака, получение соляной кислоты), гидрогенизация растительных масел (получение твёрдых жиров), получение некоторых металлов из их оксидов, в качестве топлива, резка и сварка металлов.

При обычных условиях молекулярный водород сравнительно мало активен, непосредственно соединяясь лишь с наиболее активными из неметаллов (с фтором, а на свету и с хлором). Однако при нагревании он вступает в реакции со многими элементами.

Водород вступает в реакции с простыми и сложными веществами.

При взаимодействии водорода с неметаллами образуются летучие водородные соединения. В химической формуле летучего водородного соединения, атом водорода может стоять как на первом так и на втором месте, в зависимости от местонахождения в ПСХЭ

Взаимодействие водорода с металлами приводит к образованию сложных веществ — гидридов, в химических формулах которых атом металла всегда стоит на первом месте. При высокой температуре водород непосредственно реагирует с некоторыми металлами (щелочными, щелочноземельными и другими), образуя белые кристаллические вещества — гидриды металлов ( Li Н, Na Н, КН, СаН 2 и др.):

Гидриды металлов легко разлагаются водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:

Рассмотрим более подробно некоторые реакции:

1). При взаимодействии (в/д) с кислородом образуется вода:

При обычных температурах реакция протекает крайне медленно, выше 550°С — со взрывом (смесь 2 объемов Н2 и 1 объема О2 называется гремучим газом).

2). При взаимодействии (в/д) с галогенами образуется галогеноводороды, например:

При этом с фтором водород взрывается (даже в темноте и при — 252°С), с хлором и бромом реагирует лишь при освещении или нагревании, а с йодом только при нагревании.

3). При взаимодействии (в/д) с азотом образуется аммиак:

лишь на катализаторе и при повышенных температуpax и давлениях.

4). При взаимодействии (в/д) с серой образуется сероводород:

значительно труднее с селеном и теллуром.

5). При в/д с чистым углеродом водород может реагировать без катализатора только при высоких температуpax:

Водород вступает в реакцию замещения с оксидами металлов , при этом образуются в продуктах вода и восстанавливается металл. Водород — проявляет свойства восстановителя: используется для восстановления многих металлов , так как отнимает кислород у их оксидов:

В настоящее время водород получают в огромных количествах. Очень большую часть его используют при синтезе аммиака, гидрогенизации жиров и при гидрировании угля, масел и углеводородов. Кроме того, водород применяют для синтеза соляной кислоты, метилового спирта, синильной кислоты, при сварке и ковке металлов, а также при изготовлении ламп накаливания и драгоценных камней. В продажу водород поступает в баллонах под давлением свыше 150 атм. Они окрашены в тёмно-зелёный цвет и снабжаются красной надписью «Водород».

Водород используется для превращения жидких жиров в твердые (гидрогенизация), производства жидкого топлива гидрогенизацией углей и мазута. В металлургии водород используют как восстановитель оксидов или хлоридов для получения металлов и неметаллов (германия, кремния, галлия, циркония, гафния, молибдена, вольфрама и др.).

Практическое применение водорода многообразно: им обычно заполняют шары-зонды, в химической промышленности он служит сырьём для получения многих весьма важных продуктов (аммиака и др.), в пищевой — для выработки из растительных масел твёрдых жиров и т. д. Высокая температура (до 2600 °С), получающаяся при горении водорода в кислороде, используется для плавления тугоплавких металлов, кварца и т. п. Жидкий водород является одним из наиболее эффективных реактивных топлив. Ежегодное мировое потребление водорода превышает 1 млн. т.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

Задание №1Составьте уравнения реакций взаимодействия водорода со следующими веществами: Br2, Mg, Al2O3, оксидом ртути (II), оксидом вольфрама (VI). Назовите продукты реакции, укажите типы реакций.

Задание №3.Вычислите массу воды, которую можно получить при сжигании 4 г водорода?

Только спустя полтора века после Парацельса французскому химику Лемери таки удалось отделить водород от воздуха и доказать его горючесть. Правда Лемери так и не понял, что полученный им газ является чистым водородом. Параллельно подобными химическими опытами занимался и русский ученый Ломоносов, но настоящий прорыв в исследовании водорода был сделан английским химиком Генри Кавендишом, которого по праву считают первооткрывателем водорода.

Антуан Лавуазье со своей женой, помогавшей ему проводить химические опыты, в том числе и по синтезу водорода.

Физические свойства

У водорода в наличие следующие физические свойства:

• Температура кипения водорода составляет 252,76 °C;
• А при температуре 259,14 °C он уже начинает плавиться.
• В воде водород растворяется слабо.
• Чистый водород – весьма опасное взрывчатое и горючее вещество.
• Водород легче воздуха в 14,5 раз.

Нефтеперерабатывающая промышленность

Повышается потребность НПЗ в водороде, необходимом для получения топлив из тяжелого высокосернистого сырья. Огромное количество водорода требуется для установок гидрообессеривания, гидрокрекинга дистиллятов, гидроочистки, изомеризации, производств смазочных материалов. Кроме того, водород на НПЗ используется для активации катализаторов риформинга и регенерации катализаторов изомеризации.

Химическая промышленность

В России основная область потребления водорода – производство химических продуктов, прежде всего аммиака и метанола.

Лидерами по потреблению водорода являются предприятия, производящие аммиак NH 3 . Сейчас на 28 предприятиях в России используется 2,46 млн.т. водорода в год.

Потребление водорода при синтезе метанола CH 3 OH составило 0,6 млн.т. в 2013 г.

Потребление водорода в остальных сегментах химической промышленности не превышает 90 тыс.т. – 3% от объема потребления.

Как получить?

Среди промышленных средств получения водорода можно выделить:

• газификацию угля,
• паровую конверсию метана,
• электролиз.

В лаборатории водород можно получить:

• при гидролизе гидридов металлов,
• при реакции с водой щелочных и щелочноземельных металлов,
• при взаимодействии разбавленных кислот с активными металлами.

5 612 620 материалов в базе

Материал подходит для УМК

§ 19. Водород — химический элемент и простое вещество

• ЗП до 91 000 руб.
• Гибкий график
• Удаленная работа

Самые массовые международные дистанционные

Другие материалы

• 03.03.2022 19
• PPTX 10.5 мбайт
• 0 скачиваний

Настоящий материал опубликован пользователем Купрюхина Наталья Николаевна. 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

Автор материала

• Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
• Для учеников 1-11 классов

Московский институт профессиональной переподготовки и повышения квалификации педагогов

Химические и физические свойства

Физические свойства водорода:

• плотность при нормальных условиях 0,0000899 (при 273 K (0 °C)) г / с м 3 ;
• температура плавления 14,01 K. то есть −259,14 °C;
• температура кипения 20,28 K, то есть −252,87 °C;
• тройная точка 13,96 К (−259,19°C), 7.205 кПа;
• критическая точка 32,24 К, 1,30 МПа;
• удельная теплота плавления 0,117 кДж/моль;
• удельная теплота испарения 0,904 кДж/моль;
• молярный объем 14 , 1 с м 3 / м о л ь ;
• атомная масса (молярная масса) 1,00811 а. е. м. (г/моль)

Водород представляет собой самый легкий газ, который легче, чем воздух в 14,5 раз. В связи с этим, мыльные пузыри, наполненные водородом, на воздухе поднимаются вверх. Чем меньшей массой обладают молекулы, тем большую скорость они развивают при одинаковой температуре. Являясь самыми легкими, молекулы водорода перемещаются быстрее по сравнению с молекулами любого другого газа. По этой причине они с большей скоростью передают теплоту между объектами. В результате водород характеризуется максимальными показателями теплопроводности в сравнении с другими веществами в газообразном состоянии. Данный показатель приблизительно в 7 раз превышает аналогичные характеристики воздуха.

Водород малорастворим в воде — 18,8 мл/л. Вещество легко растворяется во многих металлах ( N i , P t , P d и других), особенно в палладии (850 объемов H 2 на 1 объем P d ). Растворимость водорода в металлах определяется способностью вещества диффундировать в их кристаллическую решетку. Процесс диффузии через углеродистый сплав (к примеру, сталь) в некоторых случаях протекает, сопровождаясь разрушением сплава из-за химической реакции водорода и углерода. Явление получило название декарбонизации. Водород практически не растворяется в серебре.

Водород в жидком агрегатном состоянии можно встретить в небольшом интервале температур от −252,76 °C до −259,2 °C. Вещество представляет собой жидкость, которая не обладает окраской, характеризуется легкостью (плотность при −253 °C составляет 0,0708 г/ с м 3 ) и текучестью (вязкость при −253 °C равна 13,8 сП). Критические параметры водорода:

• температура −240,2 °C;
• давление 12,8 атм;
• критическая плотность 0 , 0312 г / с м 3 ;
• критический объем 66 , 95 — 68 , 9 с м 3 / м о л ь ( 0 , 033 м 3 / к г ) .

Перечисленные параметры являются причиной возникновения трудностей при сжижении водорода. Твердое вещество обладает температурой плавления −259,2 °C, плотностью 0 , 0807 г / с м 3 (при −262 °C). В твердом агрегатном состоянии водород представляет собой массу, похожую на снег, в виде кристаллов гексагональной сингонии. Относится к пространственной группе P6/mmc, имеет параметры ячейки a = 0,378 нм и c = 0,6167 нм.

В 1935 году Уингер и Хунтингтон выдвинули гипотезу о том, что при повышении давления до 250 тысяч атм возможен переход водорода в металлическое состояние. Синтез данного вещества в устойчивом состоянии сопровождался заманчивыми перспективами его применения как сверхлегкого металла, составного компонента легкого и энергоемкого ракетного топлива.

В 2014 году ученым удалось установить тот факт, что при давлении около 1,5—2,0 млн атм водород приобретает способность к поглощению инфракрасного излучения. Явление подтвердило способность электронных оболочек молекул вещества поляризоваться. Вполне допустимо, что при еще более высоких характеристиках давления водород трансформируется в металл. В 2017 году была зафиксирована информация о вероятном экспериментальном наблюдении трансформации водорода в металлическое состояние при условиях высокого давления.

Спиновые формы молекулярного водорода:

Данные модификации вещества несколько отличаются по следующим параметрам:

• физические свойства;
• оптические спектры;
• характер рассеивания нейтронов.

В молекуле ортоводорода o — H 2 (температура плавления составляет −259,10 °C, температура кипения равна −252,56 °C) спины ядер параллельны, а у параводорода ρ — H 2 (температура плавления −259,32 °C, температура кипения −252,89 °C) — противоположны друг другу (антипараллельны). Равновесная смесь o — H 2 и ρ — H 2 при заданной температуре называется равновесный водород e — H 2 .

Разделение спиновых изомеров водорода возможно путем адсорбции на активном угле при температуре жидкого азота. Если температуры очень низкие, то равновесие между ортоводородом и параводородом практически нацело смещено в сторону параводорода. Это объясняется более низкими энергетическими характеристиками пара-молекулы по сравнению с энергией орто-молекулы. При 80 К соотношение модификаций приближенно соответствует 1:1. Десорбированный с угля параводород в процессе нагрева трансформируется в ортоводород, что сопровождается образованием равновесной смеси.

В условиях комнатной температуры равновесная смесь ортоводорода и параводорода имеет состав 75:25. При отсутствии катализатора взаимное превращение протекает с относительно низкой скоростью. Это позволяет проанализировать свойства модификаций водорода. В том случае, когда межзвездная среда разрежена, характерное время перехода в равновесную смесь очень велико, вплоть до космологических.

Водород способен проявлять свойства окислителя и свойства восстановителя. В связи с этим, вещество может вступать в химические реакции и с металлами, и с неметаллами.

Реакция водорода с активными металлами сопровождается образованием гидридов:

При специальных условиях происходит реакция водорода с серой. Результатом химического процесса является образование бинарного соединения сероводорода:

Водород не вступает во взаимодействие с кремнием и фосфором.

Взаимодействие водорода с азотом происходит при нагреве и давлении. Реакция протекает при наличии катализатора и приводит к образованию аммиака:

В специальных условиях (в присутствии катализаторов) протекает реакция водорода с углеродом:

Горение водорода происходит при взаимодействии с кислородом и сопровождается взрывом:

Смесь водорода с кислородом в мольном соотношении 2 : 1 называется гремучим газом.

Водород вступает в химические реакции со сложными веществами, способен восстанавливать металлы из основных и амфотерных оксидов. Водородом можно восстановить из оксида металлы, которые располагаются в электрохимическом ряду напряжений после алюминия. Процесс сопровождается образованием металла и воды.

Взаимодействие водорода с оксидом цинка сопровождается образованием цинка и воды:

Восстановление меди из оксида меди (II) с помощью водорода:

Восстановление водородом оксидов некоторых неметаллов, к примеру, взаимодействие водорода с оксидом кремния:

Со многими органическими веществами водород вступает в реакции присоединения, то есть реакции гидрирования.

Молекулярный водород нашел широкое применение в органическом синтезе и используется с целью восстановления органических соединений. Данные процессы носят название реакций гидрирования. Подобное взаимодействие возможно при наличии катализатора, повышенном давлении и нагреве. В качестве катализатора допустимо использовать гомогенные (к примеру, Катализатор Уилкинсона) и гетерогенные (например, никель Ренея, палладий на угле) вещества.

Каталитическое гидрирование ненасыщенных соединений в виде алкенов и алкинов сопровождается образованием насыщенных соединений — алканов:

Как получить водород, основные реакции

Водород в основном используют для переработки нефтепродуктов и производства аммиака. По большей части вещество промышленным способом получают из природного газа. Остальной объем синтезируют из угля. Около 0,1 % водорода вырабатывают с помощью электролиза.

Конверсия метана с водяным паром при 1000 °C:

Пропускание водяного пара над раскаленным коксом при температуре около 1000 °C:

Электролиз водных растворов солей:

Электролиз водных растворов гидроксидов активных металлов (преимущественно гидроксида калия), уравнение процесса сводится к следующему:

Применяют также промышленный способ электролиза химически чистой воды, исключая какие-либо добавки. Технологическое оборудование, в данном случае, является обратимым топливным элементом, дополненным твердой мембраной из полимерного материала или без нее.

Каталитическое окисление кислородом:

Существуют лабораторные методы синтеза водорода.

Взаимодействие разбавленных кислот с металлами, к примеру, цинка и разбавленной серной кислоты:

Химическая реакция кальция с водой:

Взаимодействие щелочей с цинком или алюминием:

Водород получают путем электролиза водных растворов щелочей или кислот на катоде, к примеру, можно записать следующее уравнение реакции катодного процесса при электролизе раствора кислоты:

Металлургия

Основной областью применения водорода в металлургии является производство металлизированного сырья методом прямого восстановления железа. Сейчас в этом процессе потребляется около 320 тыс.т. водорода.

Значительные объемы водорода расходуются в технологических процессах прокатного производства (при термической обработке холоднокатаного проката). Потребление водорода – около 15 тыс.т. в год.

Водород на металлургических предприятиях используется также для создания защитной азотно-водородной атмосферы при термообработке труб.

Химические свойства

Поскольку водород может быть в разных ситуациях и окислителем и восстановителем его используют для осуществления реакций и синтезов.

Окислительные свойства водорода взаимодействуют с активными (обычно щелочными и щелочноземельными) металлами, результатом этих взаимодействий является образование гидридов – солеподобных соединений. Впрочем, гидриды образуются и при реакциях водорода с малоактивными металлами.

Восстановительные свойства водорода обладают способностью восстанавливать металлы до простых веществ из их оксидов, в промышленности это называется водородотермией.

Распространенность в природе

В настоящее время водород является самым распространенным элементом во Вселенной. На долю водорода приходится примерно 88,6 % всех атомов (около 11,3 % составляют атомы гелия, доля других вместе взятых элементов равна приблизительно 0,1 %). Водород представляет собой основную часть звезд и межзвездного газа.

В условиях звездных температур (к примеру, температура поверхности Солнца достигает 6000 °C) водород представлен в форме плазмы. Межзвездное пространство заполнено данным элементом в виде отдельных молекул, атомов и ионов. Вещество способно формировать молекулярные облака, которые существенно отличаются размерами, плотностью и температурой.

Массовая доля водорода в земной коре равна 1%. Данный факт позволяет водороду занимать десятое место по распространенности. Следует отметить, что значение элемента в природном мире определено не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17% (второе место после кислорода, доля атомов которого равна примерно 52%). В связи с этим, роль водорода в химических процессах, которые протекают в жизни нашей планеты, велика и сравнима по значению с кислородом.

Энергетика

В энергетике водород используется для охлаждения мощных турбогенераторов, благодаря его высокой теплопроводности и коэффициенту диффузии, а также нетоксичности. По оценкам, в энергетике на ТЭЦ, АЭС потребляется около 4-5 тыс.т. водорода в год.

Пищевая промышленность

В пищевой промышленности водород используется в процессах гидрогенизации масел и жиров при получении твердых жиров (маргарина). Объем потребления водорода масложировыми комбинатами оценивается на уровне 1,5 тыс.т. в год.

Среди прочих потребителей водорода – обогатительные комбинаты, заводы, занимающиеся фабрикацией ядерного топлива, предприятия электронной и электротехнической промышленности, транспортные и газовые компании, фармацевтика.