§29. Свойства и применение водорода

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?

Водород легче воздуха :
Mr(H₂) = 1 + 1 = 2
2<29
Поэтому водород переливается в перевернутую пробирку.
Кислород тяжелее воздуха :
Mr(O₂) = 16 + 16 = 32
32 → 29
Поэтому кислород переливается в пробирку в положении «дно снизу».

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?

а) H₂ + HgO = H₂O + Hg
б) 4H₂ + Fe₃O₄ = 4H₂O + 3Fe
в) 3H₂ + WO₃ = 3H₂O + W
H₂0 → H₂ + O – водород – восстановитель, он окисляется в процессе реакции
Hg^{2 +}  → Hg⁰
Fe^{2 +}  + Fe^{3 +}  → Fe⁰
W ^{+ 6} → W⁰
Металл – окислитель, в результате реакции его оксида с водородом, металл восстанавливает до чистого вещества.

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

Презентация

   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

   Применение
Металлургия
Неорганический синтез
Энергетическая промышленность
Органический синтез

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

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

   Органический синтез
С участием водорода проводят превращение растительных масел в твердые жиры.

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

   Перспективы использования
Большое значение может иметь применение водорода в качестве экологически чистого топлива, т.к. при его сгорании образуются водяные пары, не загрязняющие атмосферу.
Для осуществления этой идеи потребуется разработать экономически выгодные условия проведения реакции разложения воды:
2H₂O ^эл.ток→ 2H₂↑ + O₂↑

Выводы
Таким 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».

Презентация

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОРОДА
Нахождение в природе
Получение
Свойства
Применение

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ
• Водород – самый распространенный химический элемент
во Вселенной, он является составной частью Солнца и
других звезд. На Земле представлен в составе воды,
метана, органических веществ, а также в виде простого
вещества.

ПОЛУЧЕНИЕ
• В лаборатории – в аппарате Киппа:
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑
• В промышленности – из природного газа или из воды:
2H₂O → 2H₂↑ + O2↑

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

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Взаимодействие с галогенами
2. Взаимодействие с кислородом
3. Взаимодействие с серой
4. Взаимодействие с азотом
5. Взаимодействие со сложными веществами (оксидами металлов и неметаллов)
6. Взаимодействие с активными металлами

ПРИМЕНЕНИЕ
Металлургия
Неорганический синтез
Органический синтез
Энергетическая промышленность

Тест

1. В соединении NH₃ водород проявляет валентность
1) III
2) II
3) I
4) IV
Правильный ответ 3) I

2. В уравнении реакции PbO₂  +  2H₂  =  РЬ  +  2H₂0 восстановителем является
1) свинец
2) водород
3) оксид свинца(IV)
4) вода
Правильный ответ 2) водород

3. Левая часть уравнения реакции :  ...  +  ...  =  Hg  +  H₂O — это
1) HgO  +  С  =
2) HgO  +  H₂  =
3) HgO  +  Аl  =
4) HgO  +  CO  =
Правильный ответ 2) HgO  +  H₂  =