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

Обобщающая схема «ВОДОРОД»

I. Водород – химический элемент

а) Положение в ПСХЭ                                

  • порядковый номер №1
  • период 1
  • группа I (главная подгруппа «А»)
  • относительная масса Ar(Н)=1
  • латинское название Hydrogenium (рождающий воду)

б) Распространённость водорода в природе

Водород - химический элемент.

 

В земной коре (литосфера и гидросфера) – 1% по массе (10 место среди всех элементов)

АТМОСФЕРА - 0,0001% по числу атомов

Самый распространённый элемент  во вселенной92% от числа всех атомов (основная составная часть звёзд и межзвёздного газа)


Водород – химический

элемент

В соединениях

Н2О – вода (11% по массе)

 

СН4 – газ метан (25% по массе)

 

Органические вещества (нефть, горючие природные газы и других)

В организмах животных и растений (то есть в составе белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и других)

В теле человека в среднем содержится около 7 килограммов водорода.

в) Валентность водорода в соединениях

   I   Н2     ↑,  ц,   з,  Mr2)=2,    

                  газ легче воздуха

        H2O – вода;

         Н2О2 - перекись водорода

  


II. Водород – простое вещество (Н2)

Получение

1.Лаборатория (аппарат Киппа)

 А) Взаимодействие металлов с кислотами:

 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

                                                                         соль

 Б) Взаимодействие активных металлов с водой:

 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

              основание

 

2. Промышленность                                              

·         Электролиз воды  

                                                           эл. ток

2H2O      =      2H2↑ + O2

·         Из природного газа

                                                                   t, Ni

CH4 + 2H2O   =  4H2 ↑+CO2

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. 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,       tкип = – 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. Образующийся водород собирают в пробирку методом вытеснения воды (см. рис. 10.2 б) или просто в перевернутую колбу (рис. 10.2 а).

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


ą
Галина Пчёлкина,
7 июн. 2011 г., 9:48
ĉ
Галина Пчёлкина,
7 июн. 2011 г., 9:52