Урок «s-Элементы. Водород»

http://www.youtube.com/watch?v=7-GCTwBHgv8 Водород. Химические свойства

http://www.youtube.com/watch?v=CzLVx2JOHXE Взаимодействие хлора с водородом.

http://www.youtube.com/watch?v=_8ymVSCst8A Взрыв смеси водорода и воздуха.

Водород – это первый элемент в Периодической системе Д.И. Менделеева. Заряд его атомного ядра – +1, строение электронной оболочки выражается формулой 1s¹. Многие особенности свойств водорода связаны с тем, что в его атоме между электроном внешнего энергетического уровня и ядром нет других электронов. В соответствии со строением электронной оболочки, атом водорода, отдавая один электрон, проявляет степень окисления +1 (образуются ионы Н⁺). Это позволяет говорить о сходстве водорода со щелочными металлами. Поэтому водород может быть отнесен к главной подгруппе I группы, которую составляют щелочные металлы.

До завершения внешнего электронного слоя атому водорода не хватает одного электрона, что характерно также для элементов главной подгруппы VII группы – галогенов. Это обусловливает возможность помещения водорода в VII группу Периодической системы Д.И. Менделеева.

Водород может проявлять степень окисления +1, 0, -1.

Методы получения водорода

Промышленные методы получения

1. Паровая конверсия метана. Метан входит в состав природного газа. Образуемая смесь водорода и углекислого газа легко разделима.

CH₄↑ +2H₂O = CO₂↑ + 4 H₂↑

2.Газификация угля. В данном процессе уголь нагревается от 700⁰С до 1000⁰С. При этом образуется уголь с большим содержанием углерода и газообразный водород.

3.Электролиз водных растворов солей.

Лабораторные методы получения водорода

1. Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ ↑

Природные изотопы водорода

Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия:

¹H — протий (Н), ²Н — дейтерий (D), ³Н — тритий (T – радиоактивный).

Водород вступает в реакции с простыми и сложными веществами:

Взаимодействие с галогенами. При обычной температуре водород реагирует лишь со фтором:

H₂ + F₂ = 2HF.

С хлором реагирует только на свету, образуя хлороводород, с бромом реакция протекает менее энергично, с йодом не идет до конца даже при высоких температурах.

Взаимодействие с кислородом. При нормальных условиях водород не реагирует с кислородом, при 400 °С реагирует с кислородом, а при 600 °С – с воздухом, при поджигании реакция протекает со взрывом:

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Водород горит в кислороде с выделением большого количества тепла. Температура водородно-кислородного пламени 2800 °С.

Взаимодействие с серой. При пропускании водорода через расплавленную серу образуется сероводород:

H₂ + S = H₂S.

Взаимодействие с азотом. При нагревании водород обратимо реагирует с азотом, причем при высоком давлении и в присутствии катализатора:

3H₂ + N₂ = 2NH₃.

Взаимодействие с оксидом азота (II). Важное значение имеет взаимодействие водорода с оксидом азота (II), используемое в очистительных системах при производстве азотной кислоты:

2NO + 2H₂ = N₂ + 2H₂O.

Взаимодействие с оксидами металлов. Водород – хороший восстановитель, он восстанавливает многие металлы из их оксидов:

CuO + H₂ = Cu + H₂O.

Сильным восстановителем является атомарный водород. Он образуется из молекулярного в электрическом разряде в условиях низкого давления. Высокой восстановительной активностью обладает водород в момент выделения, образующийся при восстановлении металла кислотой.

Взаимодействие с активными металлами. Водород является окислителем, присоединяет электрон и превращается в гидрид-ион, который заряжен отрицательно.

При высокой температуре водород соединяется с щелочными и щелочно-земельными металлам и образуя белые кристаллические вещества – гидриды металлов:

2Na + H₂ = 2NaH;

Ca + H₂ = CaH₂.