4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В каком виде водород встречается в природе

§ 28. Водород и его характеристика, нахождение в природе и получение

Рекомендую полезный материал про водород на этом сайте для всех любопытствующих.

1. Дайте общую характеристику элемента водорода. Приведите примеры соединений, содержащих водород, и напишите их формулы.

Водород — первый и простейший элемент периодической таблицы Менделеева. Самый распространенный химический элемент во Вселенной (92% от числа атомов), хотя в земной коре доля водорода составляет всего 1% по массе.

Латинское название элемента Hydrogenium, что можно перевести как «рождающий воду».

Положение элемента в периодической таблице — I A группа 1 периода.

Относительная атомная масса Ar (H) = 1 а. е. м.

Одни из важнейших и наиболее известных соединений водорода: вода H2O, аммиак — NH3, соляная кислота — HCl, серная кислота — H2SO4. Водород входит в состав многих, если не большинства, органических соединений.

2. Поясните, что означают записи: 5H, 2H2, 6H, 3H2.

5H — 5 атомов водорода
2H2 — 2 молекулы водорода
6H — 6 атомов водорода
3H2 — 3 молекулы водорода

4. В каком виде водород встречается в природе? Сравните массовые доли водорода в воде H2O и в метане CH4.

В природе находится, в основном, в виде соединений: вода, нефть, природный газ, органические вещества.

w (H) = x * Ar (H) / Mrвещества, где x — количество атомов водорода в молекуле вещества

Для воды:
w (H) = 2 / (2 + 16) = 2 / 18 = 0,111 = 11,1%

Для метана:
w (H) = 4 / (4 + 12) = 4 / 16 = 0,25 = 25%

Ответ: массовая доля водорода больше в метане.

4. Составьте уравнения реакций, в результате которых можно получить водород. Укажите, к какому типу относятся эти реакции.

Обычно, в лаборатории водород получают в аппарате Киппа, воздействием на цинк соляной или серной кислотой:

Эти реакции относятся к типу реакций замещения.

Также водород получают путем электролиза воды:

5. Водород можно получить при взаимодействии алюминия с растворами соляной и серной кислот. Составьте уравнения этих реакций.

Тестовые задания

1. Самый распространенный элемент во Вселенной — это
1) He 2) Ar 3) H 4) O

2. О водороде как о простом веществе говорится в утверждении
1) водород входит в состав соляной кислоты
2) водород — это практически нерастворимый в воде газ
3) водород входит в состав метана CH4
4) из водорода и кислорода состоит вода

Ответ: 2) водород — это практически нерастворимый в воде газ

3. Две молекулы водорода обозначает запись
1) 4H 2) 2H2 3) 4H2 4) 2H

4. Реакция Mg + 2HCl = MgCl2 = H2 относится к реакциям

В этом месте учебник очепятка: написано Mg + 3HCl = MgCl2 + H2 — привет редакторам!

Ответ: 3) замещения

5. Массовая доля водорода в серной кислоте H2SO4 составляет
1) 32,65% 2) 65,31% 3) 2,04% 4) 0,20%

w (H) = x * Ar (H) / Mrвещества, где x — количество атомов водорода в молекуле вещества

Читать еще:  Где в Иркутске настроить карбюратор

Mrвещества = 2*1 + 32 + 4*16 = 2 + 32 + 64 = 98 а. е. м.

№1 Водород


История открытия:

Начиная с XV века, многие исследователи отмечали выделение горючего газа при взаимодействии кислот с металлами. Первое подробное описание водорода, под названием «горючий воздух» и «дефлогистированный воздух» дал английский химик Генри Кавендиш в 1766 году. В 1783 году Антуан Лавуазье доказал что водород входит в состав воды и включил его в свою таблицу химических элементов под названием hydrogеne (рождающий воду). Русское название «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году — по аналогии с «кислородом» М.В. Ломоносова.

Нахождение в природе и получение:

На долю водорода приходится около 92% всех атомов Вселенной. Он основная составная часть вещества звезд и межзвездного газа, в виде соединений образует атмосферу многих планет. На Земле доля атомов водорода 17%, он входит в состав самого распространенного вещества — воды, в состав соединений образующих живые организмы, где доля его атомов около 50%. В то же время массовая доля водорода на Земле (земная кора + гидросфера) около 1,5%
Основным методом получения водорода в лаборатории являются взаимодействие металлов (Zn, Fe) с разбавленными кислотами, а также электролиз растворов щелочей. В промышленности водород получают при электролизе растворов солей (NaCl), конверсией или каталитическим окислением метана, при крекинге или риформинге углеводородов (нефтепереработка).
Конверсия метана: CH4 + H2O CO + 3H2

Физические свойства:

Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия и символы: 1 H — протий (Н), 2 Н — дейтерий (D), 3 Н — тритий (T). Природный водород содержит 99,99% протия и 0,01% — дейтерия. Тритий содержится в природе в очень малых количествах, он радиоактивен с периодом полураспада 12,32 лет.
Простое вещество H2, самый лёгкий газ, без цвета, запаха и вкуса, температура плавления -259,1, кипения -252,8°C, малорастворим в воде — 18,8 мл/л. Водород хорошо растворим во многих металлах (850 объёмов на 1 объём Pd), способен легко диффундировать через металические мембраны.
Тяжелый водород D2 имеет вдвое большую плотность и несколько более высокие температуры плавления и кипения (-254,5°C и -249,5°C)

Химические свойства:

При обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами (напр. с кальцием) и неметаллами: фтором (без освещения, со взрывом), хлором (на свету, со взрывом). С большинством неметаллов реагирует при нагревании (с кислородом реакция протекает при поджигании мгновенно). Смесь кислорода с водородом 1:2 называется «гремучим газом». Обладает ярко выраженными восстановительными свойствами, восстанавливая оксиды металлов: железа, меди, свинца, вольфрама и т.д. В присутствии катализаторов (Pt, Ni) присоединяется по кратным связям органических соединений (реакция гидрирования).

Важнейшие соединения:

Оксид водорода, H2O — вода — бесцветная жидкость, без цвета, без запаха, без вкуса. Аномальные физические свойства воды (Тпл = 0°С, Ткип = 100°С) обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей. Является амфолитом, диссоциируя с образованием ионов гидроксония и гидроксид-ионов, однако степень диссоциации 1,8*10 -16 , поэтому чистая вода почти не проводит электрический ток.
Вода — весьма реакционноспособное вещество. Основные реакции:
— реакции соединения с оксидами активных металлов и неметаллов, с образованием соответствующих гидроксидов основного или кислотного характера;
— реакции гидролиза (обратимого и необратимого) многих неорганических и органических веществ;
— реакции гидратации — присоединение воды по кратным связям органических соединений.

Читать еще:  Человеческая многоножка 2 фильм 2011

Пероксид водорода — H2O2 — бесцветная сиропообразная жидкость, без цвета, без запаха, с неприятным металлическим вкусом. В максимальной концентрации — жидкость (с плотностью около 1,5 г/см3), Тпл -0,43°C, Ткип 150°C. В воде, этиловом спирте, этиловом эфире растворяется в любых соотношениях.
В концентрированных растворах пероксид водорода неустойчив, разлагается на воду и кислород со взрывом. Вызывает сильные ожоги.
Обычно применяется в виде разбавленных (3%-30%) растворов. Окислитель? на чем использовано его применение как отбеливателя, дезинфицирующего средства и т.д. В природе встречается в нижних слоях атмосферы, в атмосферных осадках.

Гидриды ионные — MHx — соединения водорода с щелочными и щелочноземельными металлами, где водород имеет степень окисления -1. Солеподобные твердые вещества. Восстановители. Водой и кислотами разлагаются с выделением водорода: NaH + H2O → NaOH + H2

Гидриды ковалентные — HxX — соединения водорода с неметаллами, где водород имеет степень окисления +1. Газы, многие ядовиты. Восстановители за счет неметалла. Свойства меняются от инертных (метан) до кислотных (галогенводороды). Аммиак NH3 и, слабее, фосфин PH3 проявляют основные свойства. За исключением галогенводородов горючи с образованием соответствующих оксидов.

Применение:

Одно из первых применений водорода — летательные аппараты легче воздуха: воздушные шары и дирижабли. Из-за высокой пожароопасности водорода это применение было прекращено, за исключением метеозондов.

Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки. Жидкий водород — один из видов ракетного топлива. В водородно-кислородных топливных элементах водород используется для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.

Как восстановитель при получении некоторых металлов, для получения твердых жиров гидрированием растительных масел. В химической промышленности — получение аммиака, хлороводорода и др.

Пероксид водорода: 3%-ный раствор применяют в медицине, косметологии, в промышленности для отбеливания соломы, перьев, клея, мехов, кожи и т.д., 60%-ный раствор применяют для отбеливания жиров и масел. Сильно концентрированные растворы (85-90%) в смеси с некоторыми горючими веществами применяются для получения взрывчатых смесей, как окислитель в ракетных и торпедных двигателях.

Дейтерид лития-6: как источник дейтерия и трития в термоядерном оружии (водородная бомба). См. Ядерные реакции дейтерида лития. (анимированные модели).

Новикова О., Пасюк Е.
ТюмГУ, 502 группа, 2013 г.

Водород в природе (0,9% в Земной коре)

Водород (Н) очень легкий химический элемент, с содержанием в Земной коре 0,9% по массе, а в воде 11,19%.

Характеристика водорода

По легкости он первый среди газов. При нормальных условиях безвкусен, бесцветен, и абсолютно без запаха. При попадании в термосферу улетает в космос из-за малого веса.

Во всей вселенной это самый многочисленный химический элемент (75% от всей массы веществ). Настолько, что многие звезды в космическом пространстве состоят полностью из него. Например, Солнце. Его основной компонент — водород. А тепло и свет это итог выделения энергии при слиянии ядер материала. Так же в космосе есть целые облака из его молекул различной величины, плотности и температуры.

Читать еще:  Что носят с джинсами

Физические свойства

Высокая температура и давление значительно меняют его качества, но при обычных условиях он:

• обладает высокой теплопроводностью, если сравнивать с другими газами,

• нетоксичен и плохо растворим в воде,

• с плотностью 0,0899 г/л при 0°С и 1 атм.,

• превращается в жидкость при температуре -252,8°С

• становится твердым при -259,1°С.,

• удельная теплота сгорания 120,9•106 Дж/кг.

Для превращения в жидкость или твердое состояние требуются высокое давление и очень низкие температуры. В сжиженном состоянии он текуч и легок.

Химические свойства

Под давлением и при охлаждении (-252,87 гр. С) водород обретает жидкое состояние, которое по весу легче любого аналога. В нем он занимает меньше места, чем в газообразном виде.

Он типичный неметалл. В лабораториях его получают путем взаимодействия металлов (например, цинка или железа) с разбавленными кислотами. При обычных условиях малоактивен и вступает в реакцию только с активными неметаллами. Водород может отделять кислород из оксидов, и восстанавливать металлы из соединений. Он и его смеси образуют водородную связь с некоторыми элементами.

Газ хорошо растворяется в этаноле и во многих металлах, особенно в палладии. Серебро его не растворяет. Водород может окисляться во время сжигания в кислороде или на воздухе, и при взаимодействии с галогенами.

Во время соединения с кислородом, образуется вода. Если температура при этом обычная, то реакция идет медленно, если выше 550°С — со взрывом (превращается в гремучий газ).

Нахождение водорода в природе

Хотя водорода очень много на нашей планете, но в чистом виде его найти нелегко. Немного можно обнаружить при извержении вулканов, во время добычи нефти и в месте разложения органических веществ.

Больше половины всего количества находится в составе с водой. Так же он входит в структуру нефти, различной глины, горючих газов, животных и растений (присутствие в каждой живой клетке 50% по числу атомов).

Круговорот водорода в природе

Каждый год в водоемах и почве разлагается колоссальное количество (миллиарды тонн) остатков растений и это разложение выплескивает в атмосферу огромную массу водорода. Так же он выделяется при любом брожении, вызываемом бактериями, сжигании и наравне с кислородом участвует в круговороте воды.

Области применения водорода

Элемент активно используется человечеством в своей деятельности, поэтому мы научились получать его в промышленных масштабах для:

• как горючее для ракет (жидкий водород);

• электроэнергетики для охлаждения электрических генераторов;

• сварки и резки металлов.

Масса водорода используется при производстве синтетического бензина (для улучшения качества топлива низкого качества), аммиака, хлороводорода, спиртов, и других материалов. Атомная энергетика активно использует его изотопы.

Препарат «перекись водорода» широко применяют в металлургии, электронной промышленности, целлюлозно-бумажном производстве, при отбеливании льняных и хлопковых тканей, для изготовления красок для волос и косметики, полимеров и в медицине для обработки ран.

«Взрывной» характер этого газа может стать гибельным оружием — водородной бомбой. Ее взрыв сопровождается выбросом огромного количества радиоактивных веществ и губительно для всего живого.

Соприкосновение жидкого водорода и кожных покровов грозит сильным и болезненным обморожением.

Источники:

http://himgdz.ru/gdz-rudzitis-8-28/
http://www.kontren.narod.ru/x_el/info01.htm
http://xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai/%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4.html

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector
×
×
×
×