Урок №25. Химические свойства водорода. Применение

Урок №25. Химические свойства водорода. Применение

Химические свойства водорода

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 (LiН, NaН, КН, СаН₂ и др.):

Н₂ + 2Li = 2LiH

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

СаH₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + 2Н₂↑

Рассмотрим более подробно некоторые реакции:

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

Видео "Горение водорода"

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + Q

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

Видео "Взрыв гремучего газа"

Видео "Приготовление и взрыв гремучей смеси"

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

Н₂ + Cl₂ = 2НСl

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:

ЗН₂ + N₂ = 2NН₃

лишь на катализаторе и при повышенных температуpax и давлениях.

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

Н₂ + S = H₂S (сероводород),

значительно труднее с селеном и теллуром.

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

2Н₂ + С (аморфный) = СН₄ (метан)

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:

CuO + H₂ = Cu + H₂O,

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О, и т. д.