Водород H 2 Составитель: И.Н. Пиялкина, учитель химии МБОУ СОШ 37 города Белово

Когда-нибудь настанет время – и это время не за горами, – когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. И тогда изотопы водорода спасут человечество от надвигающегося энергетического голода: в управляемых термоядерных процессах каждый литр природной воды будет давать столько же энергии, сколько ее дают сейчас 300 л бензина. Д.И.Щербаков

Водород основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре

Водород в космосе

Ближайшая к нам звезда Галактики, которую мы знаем под именем «Солнце», на 70 % своей массы состоит из водорода.

Водород на Земле Вода Нефть Природный газ

В 1766 году известный английский ученый Генри Кавендиш получил «искусственный воздух» (так часто называли в то время газы) действием цинка, железа или олова на разведенную соляную или серную кислоты. «Воздух» Кавендиша оказался не видоизменением обычного атмосферного воздуха, а совершенно самостоятельным веществом. Он хорошо горел, почему и получил название «горючего воздуха». Г. Кавендиша считают первооткрывателем водорода. Но лишь в 1784 году А. Лавуазье доказал, что этот «воздух» входит в состав воды, и дал ему название, гидрогениум», т.е. «рождающий воду», «водород». Открытие водорода

Химический элемент Порядковый номер 1 Группа – I Период – 1 Электронная формула 1s 1 Степени окисления: -1, 0, +1

Физические свойства Водород легчайшее из всех известных веществ (в 14,4 раза легче воздуха), это бесцветный газ, без вкуса и запаха, кипит (сжижается) и плавится (затвердевает) соответственно при 252,6°С и 259,1°С (только гелий имеет более низкие температуры плавления и кипения). Из всех газов водород обладает наибольшей теплопроводностью, мало растворим в воде, но хорошо во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов на 1 объём Pd). Жидкий водород очень лёгок и текуч. легчайшее из всех известных веществ (в 14,4 раза легче воздуха), мало растворим в воде,

Опыт Пилатра де Розьера Как-то он решил проверить, что будет, если вдохнуть водород; до него никто такого эксперимента не проводил. Не заметив никакого эффекта, ученый решил убедиться, проник ли водород в легкие. Он еще раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако водород в легких экспериментатора смешался с воздухом, и произошел сильный взрыв.

В промышленности: 2NaCl + 2H 2 O H 2 + 2NaOH + Cl 2 СН 4 + 2Н 2 0 = CO 2 + 4Н к Дж H 2 O + C H 2 + CO CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 (1000 °C) 2CH 4 + O 2 2CO + 4H 2 Крекинг и риформинг углеводородов в процессе переработки нефти Получение водорода

В лаборатории: Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2 Ca + 2H 2 O Ca(OH) 2 + H 2 NaH + H 2 O NaOH + H 2 2Al + 2NaOH + 6H 2 O 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O K 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2 Тетрагидроксоцинкат дикалия Получение водорода

1. Взаимодействие с активными металлами – окислительные свойства При комнатной температуре 2K + H 22KH (гидрид калия) Ca + H 2CaH 2 (гидрид кальция) При нагревании с менее активными металлами 2Al + 3H 22AlH 3 (гидрид алюминия ) Химические свойства

Вывод: В соединениях с металлами,водород образует гидриды – бинарные соединения, твердые саблеподобные вещества. (KH, CaH 2, AlH 3 ) H 2 окислитель

2. Взаимодействие с неметаллами – восстановительные свойства При комнатной температуре водород реагирует с фтором F 2 +H 22HF (фтороводород), реакция протекает со взрывом. Водород хорошо горит в атмосфере хлора при поджигании или облучении происходит взрыв Cl 2 + H 2 2HCl (хлороводород)

при нагревании водород взаимодействует с серой: Н 2 + SН 2 S (сероводород) при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора (железо) с азотом : 3N 2 + 3H 2 2NH 3 (аммиак)

Вывод: В результате реакций с неметаллами образуются газообразные вещества ( HF, HCl, Н 2 S, NH 3 ).

3. Реакция горения При взаимодействии водорода с кислородом образуется вода. Водород без примесей сгорает спокойно. 2 Н 2 + О 2 = 2 Н 2 О к Дж (экзотермическая) видео

Гремучая смесь Наиболее взрывчата смесь, состоящая из двух объёмов водорода и одного объёма кислорода – «гремучий газ» 2H 2 + O 2 = 2H 2 O, реакция протекает со взрывом. Вывод: прежде чем поджигать водород, необходимо проверить его на чистоту.

4. Взаимодействие с оксидами не активных металлов Оксиды Оксиды восстанавливаются до металлов: видео металлов видео СuO + H 2 = H 2 O + Cu к Дж. Fe 2 О 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O Способ получения металлов из оксидов и изготовление деталей из них называется порошковой металлургией.

Вывод: Водород восстанавливает металлы из их оксидов, поэтому водород является восстановителем. H 2 восстановитель

Выводы: 1). В обычных условиях молекулярный водород взаимодействует лишь с наиболее активными веществами - фтором, натрием, кальцием. 2). Соединения водорода с неметаллами в большинстве являются газами. Исключение составляет вода. 3). Химические реакции с водородом обычно протекают при повышенной температуре, давлении или в присутствии катализатора. 4). Водород горит, а кислород поддерживает горение. 5). Водород в реакциях с оксидами не активных металлов является восстановителем.

Применение водорода в промышленности

Использование водорода в качестве топлива автомобилей При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт – вода.

Использование водорода в ракетных двигателях Жидкий водород является распространенным компонентом ракетного топлива

Использование водорода в металлургической промышленности Водород как восстановитель, для получения металлов и неметаллов (кремния, вольфрама)

Сварка металла Смесь кислорода с водородом используют при сварке и резке металлов.

Производство стекла Водород является активным газом и в соединениях с азотом может использоваться в производстве листового, полого стекла и оптического волокна.

В пищевой промышленности Превращение жидких растительных масел в твердые жиры – маргарин.

В продажу водород поступает в баллонах под давлением свыше 150 атм. Они окрашены в тёмно-зелёный цвет и снабжаются красной надписью "Водород"

Применение водорода

Задачи: Какая масса водорода потребуется для его взаимодействия с 64 г серы. Какой объём водорода израсходуется на восстановление оксида меди (II) если в результате реакции образуется 13 г меди. По термохимическому уравнению 2 Н 2 + О 2 = 2 Н 2 О к Дж рассчитайте количество теплоты, которая выделится при сжигании 10 литров водорода.

Домашнее задание: П.17, 3 - 4