Тема 8. Химические свойства водорода, щелочных и щелочноземельных металлов

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Тема 8. Химические свойства водорода, щелочных и щелочноземельных металлов

Водород

Водород – самый распространённый элемент во Вселенной (около 88,6 % атомных), содержание водорода в земной коре составляет 16 % всех атомов, но по массе это составляет лишь около 1 %. Водород входит в состав практически всех органических веществ.

Получение газа водорода

В лаборатории.

1. Действие кислот на металлы, например:

Mg + H₂SO₄ (разб.) = MgSO₄ + H₂­

2. Действие растворов щелочей на цинк или алюминий, например:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂­

3. Взаимодействие гидридов щелочных и щелочноземельных металлов (ионных гидридов) с водой:

NaH + H₂O = NaOH + H₂­

CaH₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + 2H₂­

В промышленности.

1. Электролиз воды:

2H₂O  2H₂­ + O₂­

                                                       катод анод

2. Паровая конверсия природного газа:

CH₄ + H₂O   СО ­ + 3H₂­

3. Газификация угля (старейший промышленный способ):

C + H₂O  СО ­ + H₂­

Химические свойства водорода

1. Реагирует со многими неметаллами – фтором, кислородом, азотом, хлором, серой, углеродом:

H₂ + F₂ = 2HF

2H₂ + O₂  2H₂O

3H₂ + N₂  2NH₃

H₂ + Cl₂  2HCl

H₂ + S  H₂S

2H₂ + C  CH₄

! Следует запомнить, что водород не реагирует с кремнием, фосфором, мышьяком

2. Водород реагирует с щелочными и щелочноземельными металлами с образованием ионных гидридов, например:

2К + H₂  2KH

3. Водород при нагревании восстанавливает многие металлы (кроме активных) из их оксидов, например:

CuO + H₂  Cu + H₂O

WO₃ + 3H₂  W + 3H₂O

FeFe₂O₄ + 4H₂  3Fe + 4H₂O

4. Водород, как восстановитель, при нагревании реагирует со многими сложными веществами, например:

4H₂ + Na₂SO₄  Na₂S + 4H₂O

4H₂ + СO₂  CH₄ + 2H₂O

5. Водород реагирует со многими органическими веществами (реакции гидрогенизации или гидрирования), например:

C₂H₄ + H₂  C₂H₆

R–COH  R–CH₂–OH

Аналитическое определение водорода

1. Водород сгорает с характерным хлопком.

2. При нагревании восстанавливает черный оксид меди до красной меди.

Применение водорода

1. Производство аммиака.

2. Нефтепереработка и химическая промышленность

3. Металлургия.

4. Стекольная промышленность.

Большое промышленное значение имеют смеси, содержащие газ водород:

– гремучий газ: смесь H₂ и O₂ или H₂ и воздуха;

– синтез-газ: смесь СО и H₂.

Щелочные металлы

Это металлы 1 группы главной подгруппы (Приложение А). Натрий и калий принадлежат к наиболее распространенным на земле элементам.

Получение щелочных металлов

1. Металлотермия. Щелочные металлы могут быть получены из соответствующего хлорида или гидроксида сильным восстановителем при нагревании под вакуумом до 600—900 °C, например:

2RbCl + Ca  2Rb + CaCl₂

KOH + Na  K + NaOH

Реакция возможна из-за образования паров щелочных металлов (все они имеют низкие температуры плавления и кипения).

2. Электролиз расплавов хлоридов или гидроксидов:

2NaCl (расплав)  2Na + Cl₂

                                                                 катод анод

4KOH (расплав)  4K   +   2H₂O­ + О₂

                                                          катод       анод

Щелочноземельные металлы

Все элементы этой подгруппы – активные металлы, сильные восстановители. Раньше Be и Mg не относили к щёлочноземельным металлам, в настоящее время, согласно определению ИЮПАК, все металлы II группы главной подгруппы называются щелочноземельными. К числу наиболее распространенных элементов относятся кальций и магний.

Тема 8. Химические свойства водорода, щелочных и щелочноземельных металлов

Водород

Водород – самый распространённый элемент во Вселенной (около 88,6 % атомных), содержание водорода в земной коре составляет 16 % всех атомов, но по массе это составляет лишь около 1 %. Водород входит в состав практически всех органических веществ.

Получение газа водорода

В лаборатории.

1. Действие кислот на металлы, например:

Mg + H₂SO₄ (разб.) = MgSO₄ + H₂­

2. Действие растворов щелочей на цинк или алюминий, например:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂­

3. Взаимодействие гидридов щелочных и щелочноземельных металлов (ионных гидридов) с водой:

NaH + H₂O = NaOH + H₂­

CaH₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + 2H₂­

В промышленности.

1. Электролиз воды:

2H₂O  2H₂­ + O₂­

                                                       катод анод

2. Паровая конверсия природного газа:

CH₄ + H₂O   СО ­ + 3H₂­

3. Газификация угля (старейший промышленный способ):

C + H₂O  СО ­ + H₂­

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности