Лекция №21 Водород. Вода. Элементы iа-группы периодической системы д.И. Менделеева. План

1. Водород. Вода.

2. Щелочные металлы:

1. положение в периодической системе

2. нахождение в природе

3. получение

4. физические свойства

5. химические свойства

6. важнейшие соединения и применение.

ВОДОРОД И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ.

1. Характеристика водорода, исходя из его положения в периодической системе.

+1 Н ) 1s ^I

1е^-



1 ₁p = 1 + ₀n = 0

H = --------------------

1 ē = 1

Степени окисления: + 1; 0; -1.

2. Физические свойства:

Водород открыт в 1776 году английским химиком Кэвендишем.

Это газ, легче воздуха, молекула двухатомная, без цвета, без запаха. Малорастворим в воде. При - 252,8С переходит в жидкое состояние. Жидкий водород бесцветен.

Существует три изотопа водорода:

1. Протий Ar = I;

2. Дейтерий Ar = 2;

3. Тритий Ar =3.

3. Распространение в природе:

В земной коре - 0,150 % от массы, с учетом гидросферы – 1%, в атомных процентах 15,6 %. По распространенности водород занимает третье место после кислорода и кремния.

4. Получение:

а) В лаборатории:

1. Zn + 2НСl  ZnCl₂ + Н₂  в аппарате

Fe + Н₂SO₄  Fe SO₄ + Н₂  Киппа

2. Электролизом воды:

2Н₂О + NaOH ^{эл. ток} O₂ + 2Н₂  + NaOH

(катод) (анод) (р-р)

3. 2Na +2 Н₂О  2 NaOH + Н₂ 

Ca +2 Н₂О  Ca(OH)₂+ Н₂ 

б) В промышленности:

Электролиз водных растворов KCl, NaCl, как рабочий продукт.

1. 2 KCl + 2 Н₂О ^{эл. ток} Н₂  + Сl₂  + 2KOH

(катод) (анод) (р-р)

2. Конверсионный способ (конверсия превращения), получают этим способом 50% водорода. Получают сначала водяной газ, а затем водород

а) C + Н₂О t ^{I000  C} CO  + Н₂ ;

пар водяной газ

t, k= Fe₂O₃

б) CO + Н₂ + Н₂О ^{400 - 450С} СО₂  + 2 Н₂ 

водян.газ. пар

3. Конверсия метана с водяным паром:

_{Nit 1300C}

CH₄ + 2Н₂О СО₂  + 4Н₂ 

пар

4. Разложение метана:

C H₄ ^{t=350C, K=Fe, Na} C + 2Н₂

5. Глубоким охлаждением коксового газа (-196С): Все газы при такой температур конденсируются, кроме Н_2.

5. Химические свойства:

1. Водород может образовывать газообразные соединения состава RH₄, RH₃, RH₂,

RH.

При высокой температуре водород соединяется со щелочными и щелочно-земельными металлами, образуя гидриды металлов (LiH, NaH, KH, CaН_2.)

C a + Н₂ ^t CaН₂ ;

Гидриды металлов – белые кристаллические вещества.

Гидриды металлов разлагаются водой с образованием щелочи и водорода:

Ca Н₂ +2 Н₂О  Са (ОН) ₂ + 2H₂ 

2. Взаимодействие с кислородом:

2Н₂ + О₂ ^t 2Н₂О

3. Водород восстанавливает металлы из их оксидов:

CuO + H₂ ^t H₂O + Cu