Водород H — самый распространённый элемент во Вселенной (около 75 % по массе), на Земле — девятый по распространенности. Наиболее важным природным соединением водорода является вода.
Водород занимает первое место в периодической системе (Z = 1). Он имеет простейшее строение атома: ядро атома – 1 протон, окружено электронным облаком, состоящим из 1 электрона.
В одних условиях водород проявляет металлические свойства (отдает электрон), в других - неметаллические (принимает электрон).
В природе встречаются изотопы водорода: 1Н — протий (ядро состоит из одного протона), 2Н — дейтерий (D — ядро состоит из одного протона и одного нейтрона), 3Н — тритий (Т — ядро состоит из одного протона и двух нейтронов).
Простое вещество водород
Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью.
Физические свойства.
Водород — бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. Молекула водорода не полярна. Поэтому силы межмолекулярного взаимодействия в газообразном водороде малы. Это проявляется в низких температурах кипения (-252,6 0С) и плавления (-259,2 0С).
Водород легче воздуха, D (по воздуху) = 0,069; незначительно растворяется в воде (в 100 объемах H2O растворяется 2 объема H2). Поэтому водород при его получении в лаборатории можно собирать методами вытеснения воздуха или воды.
Получение водорода
В лаборатории :
1.Действие разбавленных кислот на металлы:
Zn +2HCl → ZnCl 2 +H 2
2.Взаимодействие щелочных и щ-з металлов с водой:
Ca +2H 2 O → Ca(OH) 2 +H 2
3.Гидролиз гидридов: гидриды металлов легко разлагаются водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:
NaH +H 2 O → NaOH +H 2
СаH 2 + 2Н 2 О = Са(ОН) 2 + 2Н 2
4.Действие щелочей на цинк или алюминий или кремний:
2Al +2NaOH +6H 2 O → 2Na +3H 2
Zn +2KOH +2H 2 O → K 2 +H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2
5. Электролиз воды. Для увеличения электрической проводимости воды к ней добавляют электролит, например NаОН, Н 2 SO 4 или Na 2 SO 4 . На катоде образуется 2 объема водорода, на аноде - 1 объем кислорода.
2H 2 O → 2H 2 +О 2
Промышленное получение водорода
1. Конверсия метана с водяным паром, Ni 800 °С (самый дешевый):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
В сумме:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2
2. Пары воды через раскаленный кокс при 1000 о С:
С + H 2 O → CO + H 2
CO +H 2 O → CO 2 + H 2
Образующийся оксид углерода (IV) поглощается водой, этим способом получают 50 % промышленного водорода.
3. Нагреванием метана до 350°С в присутствии железного или никелевого катализатора:
СH 4 → С + 2Н 2
4. Электролизом водных растворов KCl или NaCl, как побочный продукт:
2Н 2 О + 2NaCl→ Cl 2 + H 2 + 2NaOH
Химические свойства водорода
- В соединениях водород всегда одновалентен. Для него характерна степень окисления +1, но в гидридах металлов она равна -1.
- Молекула водорода состоит из двух атомов. Возникновение связи между ними объясняется образованием обобщенной пары электронов Н:Н или Н 2
- Благодаря этому обобщению электронов молекула Н 2 более энергетически устойчива, чем его отдельные атомы. Чтобы разорвать в 1 моль водорода молекулы на атомы, необходимо затратить энергию 436 кДж: Н 2 = 2Н, ∆H° = 436 кДж/моль
- Этим объясняется сравнительно небольшая активность молекулярного водорода при обычной температуре.
- Со многими неметаллами водород образует газообразные соединения типа RН 4 , RН 3 , RН 2 , RН.
1) С галогенами образует галогеноводороды:
Н 2 + Cl 2 → 2НСl.
При этом с фтором — взрывается, с хлором и бромом реагирует лишь при освещении или нагревании, а с йодом только при нагревании.
2) С кислородом:
2Н 2 + О 2 → 2Н 2 О
с выделением тепла. При обычных температурах реакция протекает медленно, выше 550°С — со взрывом. Смесь 2 объемов Н 2 и 1 объема О 2 называется гремучим газом.
3) При нагревании энергично реагирует с серойь(значительно труднее с селеном и теллуром):
Н 2 + S → H 2 S (сероводород),
4) С азотом с образованием аммиака лишь на катализаторе и при повышенных температурах и давлениях:
ЗН 2 + N 2 → 2NН 3
5) С углеродом при высоких температурах:
2Н 2 + С → СН 4 (метан)
6) С щелочными и щелочноземельными металлами образует гидриды (водород – окислитель):
Н 2 + 2Li → 2LiH
в гидридах металлов ион водорода заряжен отрицательно (степень окисления -1), то есть гидрид Na + H — построен подобно хлориду Na + Cl —
Со сложными веществами:
7) С оксидами металлов (используется для восстановления металлов):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4Н 2 О
8) с оксидом углерода (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
Синтез — газ (смесь водорода и угарного газа) имеет важное практическое значение, тк в зависимости от температуры, давления и катализатора образуются различные органические соединения, например НСНО, СН 3 ОН и другие.
9)Ненасыщенные углеводороды реагируют с водородом, переходя в насыщенные:
С n Н 2n + Н 2 → С n Н 2n+2 .
schedule Режим работы:
Пн., Вт., Ср., Чт., Пт. c 10:00 до 18:00
Последние отзывы МГППУ
Анонимный отзыв 13:59 08.07.2017Выпустился в этом году. Факультет Психология образования.
Очень доволен факультетом, особенно понравились люди с которыми учился и преподавателями (самые крутые были на третьем курсе).
Когда поступал терпеть не мог работать с детьми, теперь работаю в начальной школе и счастлив, что когда то выбрал именно этот факультет.
Не понравилось, что на большом перерыве в столовой длинные очереди.
Екатерина Молоканова 15:17 15.03.2016
Являюсь выпускницей факультета Психология образования МГППУ 2014 года (магистратура, кафедра дошкольной педагогики и психологии). С благодарностью вспоминаю профессорско-преподавательский состав и всех сотрудников Университета.
Университет оснащен на достойном уровне, хорошая библиотека, есть столовая. Особенно хочется отметить актуальность учебной программы, уровень научно-исследовательской работы, поддержку инициативы студентов, отсутствие коррупции.
Преподаватели дают все, чт...
Галерея МГППУ
Общая информация
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования города Москвы «Московский государственный психолого-педагогический университет»
Лицензия
№ 02141 действует Бессрочно с 17.05.2016
Аккредитация
№ 02221 дейcтвует с 02.09.2016 по 06.05.2021
Результаты мониторинга Минобрнауки для МГППУ
Показатель | 18 год | 17 год | 16 год | 15 год | 14 год |
Показатель эффективности (из 7 баллов) | 5 | 5 | 6 | 6 | 4 |
Средний балл ЕГЭ по всем специальностям и формам обучения | 68.61 | 68.34 | 66.96 | 66.80 | 69.59 |
Средний балл ЕГЭ зачисленных на бюджет | 69.34 | 68.64 | 67.05 | 66.34 | 72.02 |
Средний балл ЕГЭ зачисленных на коммерческой основе | 62.09 | 62.4 | 64.72 | 56.79 | 61.37 |
Средний по всем специальностям минимальный балл ЕГЭ зачисленных на очное отделение | 53.57 | 56.01 | 52.94 | 52.38 | 51.77 |
Количество студентов | 4470 | 4396 | 4408 | 4797 | 4975 |
Очное отделение | 3877 | 3646 | 3496 | 3420 | 2916 |
Очно-заочное отделение | 345 | 411 | 492 | 660 | 876 |
Заочное отделение | 248 | 339 | 420 | 717 | 1183 |
Все данные |