Урок №24. Водород, его общая характеристика и нахождение в природе. Получение водорода и его физические свойства

Нахождение водорода в природе.

Водород широко распространен в природе, его содержание в земной коре (литосфера и гидросфера) составляет по массе 1%, а по числу атомов 16%. Водород входит в состав самого распространенного вещества на Земле - воды (11,19% Водорода по массе), в состав соединений, слагающих угли, нефть, природные газы, глины, а также организмы животных и растений (то есть в состав белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и других). В свободном состоянии Водород встречается крайне редко, в небольших количествах он содержится в вулканических и других природных газах. Ничтожные количества свободного Водорода (0,0001% по числу атомов) присутствуют в атмосфере. В околоземном пространстве Водород в виде потока протонов образует внутренний ("протонный") радиационный пояс Земли. В космосе Водород является самым распространенным элементом. В виде плазмы он составляет около половины массы Солнца и большинства звезд, основную часть газов межзвездной среды и газовых туманностей. Водород присутствует в атмосфере ряда планет и в кометах в виде свободного Н₂, метана СН₄, аммиака NH₃, воды Н₂О, радикалов. В виде потока протонов Водород входит в состав корпускулярного излучения Солнца и космических лучей.

Существуют три изотопа водорода:

а) легкий водород – протий,

б) тяжелый водород – дейтерий (D),

в) сверхтяжелый водород – тритий (Т).

Тритий неустойчивый (радиоактивный) изотоп, поэтому в природе он практически не встречается; имеет период полураспада 12,3 года, превращаясь в атомы гелия. Дейтерий устойчив, но его очень мало: 0,015% (от массы всего земного водорода).

Валентность водорода в соединениях

В соединениях водород проявляет валентность I.

Физические свойства водорода

Простое вещество водород (Н₂) – это газ, легче воздуха, без цвета, без запаха, без вкуса, t_кип = – 253⁰С, водород в воде нерастворим , горюч.

Собирать водород можно путем вытеснения воздуха из пробирки или воды. При этом пробирку нужно перевернуть вверх дном.

Получение водорода

В лаборатории водород получают в результате реакции

Видео - Эксперимент "Получение водорода и проверка его на чистоту"

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂ .

Вместо цинка можно использовать железо, алюминий и некоторые другие металлы, а вместо серной кислоты – некоторые другие разбавленные кислоты.

В промышленности в больших количествах водород получают из природного газа (в основном это метан) при взаимодействии его с парами воды при 800 °С в присутствии никелевого катализатора:

CH₄ + 2H₂O = 4H₂ +CO₂ (t, Ni)

или обрабатывают при высокой температуре парами воды уголь:

2H₂O + С = 2H₂ + CO₂. (t)

Чистый водород получают из воды, разлагая ее электрическим током (подвергая электролизу):

2H₂O = 2H₂+ O₂(электролиз).

Дополнительно:

Видео - Эксперимент "Мыльные пузыри с водородом"

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1 Нахождение водорода в природе. Физические свойства

Тренажёр №2 Характеристика водорода по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева

АЛГОРИТМ СОСТАВЛЕНИЯ УХР ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА

Алгоритм №1

Алгоритм №2