типичные

Способы получения

Еще один важный промышленный способ получения водорода — паровая конверсия метана. При взаимодействии

перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

СН4 + Н2O → СО + 3Н2

Также возможна паровая конверсия угля:

C0 + H2+O → C+2O + H20

Химические свойства

1. Водород проявляет свойства окислителя и свойства восстановителя. Поэтому водород реагирует с металлами и неметаллами.

1.1. С активными металлами водород реагирует с образованием гидридов: 2Na + H2 → 2NaH

Ca + H2 → CaH2

1.2. В специальных условиях водород реагирует с серой с образованием бинарного соединения сероводорода:

H2 + S → H2S

1.3.Водород не реагирует с кремнием.

1.4.С азотом водород реагирует при нагревании под давлением в присутствии катализатора с образованием аммиака:

3Н2 + N2 → 2NH3

1.5.В специальных условиях водород реагирует с углеродом.

C + 2H2 → CH4

1.6.Водород горит, взаимодействует с кислородом со взрывом:

2. Водород взаимодействует со сложными веществами: 2.1. Восстанавливает металлы из основных и

амфотерных оксидов. Восстановить из оксида водородом можно металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений после алюминия. При этом образуются металл и вода. Например, водород взаимодействует с оксидом цинка с образованием цинка и угарного газа:

ZnO + H2 → Zn + H2O

Также водород восстанавливает медь из оксида меди:

СuO + H2 → Cu + H2O

Водород восстанавливает оксиды некоторых неметаллов.

Например, водород взаимодействует с оксидом кремния:

SiO2 + H2 = Si + H2O

2.2. С органическими веществами водород вступает в реакции присоединения (реакции гидрирования).

Применение водорода

Применение водорода основано на его физических и химических свойствах:

как легкий газ, он используется для наполнения аэростатов (в смеси с гелием); кислородно-водородное пламя применяется для получения высоких температур при сварке металлов;

как восстановитель используется для получения металлов (молибдена, вольфрама и др.) из их оксидов; водород используется для получения аммиака и искусственного жидкого топлива;

получение твердых жиров (гидрогенизация).

Водородные соединения металлов

Соединения металлов с водородом — солеобразные гидриды МеНх.

Это твердые вещества белого цвета с ионным строением. Устойчивые гидриды образуют активные металлы (щелочные, щелочноземельные и др.).

Способы получения

Гидриды металлов можно получить непосредственным взаимодействием активных металлов и водорода.

Например, при взаимодействии натрия с водородом образуется гидрид натрия:

2Na + H2 → 2NaH

Гидрид кальция можно получить из кальция и водорода:

Ca + H2 → CaH2

Химические свойства

1. Солеобразные гидриды легко разлагаются водой.

Например, гидрид натрия в водной среде разлагается на гидроксид натрия и водород:

NaH + H2O → NaOH + H2

2. При взаимодействии с кислотами гидриды металлов образуют соль и водород.

Например, гидрид натрия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида натрия и водорода:

NaH + HCl → NaCl + H2

3. Солеобразные гидриды проявляют сильные восстановительные свойства и

взаимодействуют с окислителями (кислород, галогены и др.) Например, гидрид натрия окисляется кислородом:

2NaH + O2 = 2NaOH

Гидрид натрия также окисляется хлором:

NaH + Cl2 = NaCl + HCl

Кислород

•Кислород О имеет атомный номер 8, расположен в главной подгруппе (подгруппе а) VI группе, во втором периоде. В атомах кислорода валентные электроны размещаются на 2-м энергетическом уровне, имеющем только s— и p-орбитали. Это исключает возможность перехода атомов О в возбуждённое состояние, поэтому кислород во всех соединениях проявляет постоянную валентность, равную II.

•Имея высокую электроотрицательность, атомы кислорода всегда в соединениях заряжены отрицательно (с.о. = -2 или -1). Исключение – фториды OF2 и O2F2.

•Для кислорода известны степени окисления -2, -1, +1, +2

Получение кислорода 1. Промышленный способ — перегонка жидкого воздуха и электролиз воды:

2Н2О → 2Н2 + О2

2. В лаборатории кислород получают:

1.Электролизом щелочных водных растворов или водных растворов кислородосодержащих солей (Na2SO4 и др.)

2. Термическим разложением перманганата калия KMnO4: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑,

Бертолетовой соли KClO3:

Пероксид бария BaO2 : 2BaO2 = 2BaO + O2↑

3. Разложением пероксида водорода: 2H2O2 = H2O + O2↑ (катализатор MnO2)

4. Разложение нитратов:

2KNO3 → 2KNO2 + O2

На космических кораблях и подводных лодках кислород получают из смеси K2O2 и K2O4:

2K2O4 + 2H2O = 4KOH +3O2↑

4KOH + 2CO2 = 2K2CO3 + 2H2O

Суммарно:

2K2O4 + 2CO2 = 2K2CO3 + 3О2 ↑