С чем реагирует водород при повышенной температуре

В уроке 22 «Химические свойства водорода» из курса «Химия для чайников» узнаем с какими веществами реагирует водород; выясним, какими химическими свойствами обладает водород.

Водород вступает в химические реакции с простыми и сложными веществами. Однако при обычных условиях водород малоактивен. Для его взаимодействия с другими веществами необходимо создать условия: повысить температуру, применить катализатор и др.

Реакции водорода с простыми веществами

При нагревании водород вступает в реакции соединения с простыми веществами — кислородом, хлором, азотом, серой.

Если поджечь на воздухе чистый водород, выходящий из газоотводной трубки, он горит ровным, еле заметным пламенем. Теперь поместим трубку с горящим водородом в банку с кислородом (рис. 95).

Горение водорода продолжается, при этом на стенках банки видны капли воды, образующейся в результате реакции:

При горении водорода выделяется много теплоты. Температура кислородно-водородного пламени достигает больше 2000 °С.

Химическая реакция водорода с кислородом относится к реакциям соединения. В результате реакции образуется оксид водорода (вода). Это значит, что произошло окисление водорода кислородом, т. е. эту реакцию мы можем назвать и реакцией окисления.

Если же в пробирку, опрокинутую вверх дном, собрать немного водорода методом вытеснения воздуха, а затем поднести к ее отверстию горящую спичку, то раздастся громкий «лающий» звук небольшого взрыва смеси водорода с воздухом. Такую смесь называют «гремучей».

На заметку: Способность водорода в смеси с воздухом образовывать «гремучий газ» часто являлась причиной катастроф на воздушных шарах, заполненных водородом. Нарушение герметичности оболочки шара приводило к пожару и даже взрыву. В наше время воздушные шары заполняют гелием или постоянно нагнетаемым горячим воздухом.

В атмосфере хлора водород сгорает с образованием сложного вещества — хлороводорода. При этом протекает реакция:

Реакция водорода с азотом происходит при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора. В результате реакции образуется аммиак NH3:

Если струю водорода направить на расплавленную в пробирке серу, то у ее отверстия ощутится запах тухлых яиц. Так пахнет газ сероводород H2S — продукт реакции водорода с серой:

На заметку: Водород способен не только растворяться в некоторых металлах, но и реагировать с ними. При этом образуются химические соединения, называемые гидридами (NaH — гидрид натрия). Гидриды некоторых металлов используют как горючее в ракетных двигателях на твердом топливе, а также при получении термоядерной энергии.

Реакции водорода со сложными веществами

Водород реагирует при повышенной температуре не только с простыми, но и со сложными веществами. Рассмотрим в качестве примера его реакцию с оксидом меди(II) CuO (рис. 96).

Пропустим водород над нагретым порошком оксида меди(II) CuO. По мере протекания реакции цвет порошка изменяется с черного на коричнево красный. Это цвет простого вещества меди Cu. В ходе реакции на холодных частях пробирки появляются капельки жидкости. Это еще один продукт реакции — вода H2O. Отметим, что в отличие от простого вещества меди вода — сложное вещество.

Уравнение реакции оксида меди(II) с водородом:

Водород в реакции с оксидом меди(II) проявляет способность отнимать у оксида металла кислород, тем самым восстанавливать металл из этого оксида. В результате происходит восстановление меди из сложного вещества CuO до металлической меди (Cu).

Реакции восстановления — это реакции, в ходе которых сложные вещества отдают атомы кислорода другим веществам.

Вещество, отнимающее атомы кислорода, называют восстановителем. В реакции с оксидом меди(II) восстановитель — водород. Так же реагирует водород и с оксидами некоторых других металлов, например PbO, HgO, MoO3, WO3 и др. Окисление и восстановление всегда взаимосвязаны между собой. Если одно вещество (Н2) окисляется, то другое (CuO) — восстанавливается, и наоборот.

Краткие выводы урока:

1. При нагревании водород реагирует с кислородом, хлором, азотом, серой.
2. Восстановление — это отдача атомов кислорода сложными веществами другим веществам.
3. Процессы окисления и восстановления взаимосвязаны между собой.

Надеюсь урок 22 «Химические свойства водорода» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Ðåïåòèòîð ïî Õèìèè
Êîíñïåêòû

Íà ýòîé ñòðàíèöå Âû ìîæåòå íàéòè êîíñïåêò íà òåìó “Âîäîðîä. Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà.” è îöåíèòü óðîâåíü ïîäãîòîâëåííîãî ìàòåðèàëà. ß íàäåþñü, ÷òî Âû, îáðàùàÿñü êî ìíå çà ïîìîùüþ, óæå íå áóäåòå ïîêóïàòü êîòà â ìåøêå. Âû áóäåòå çíàòü, ÷òî Âàøåãî ðåáåíêà èëè Âàñ ó÷èò çíàþùèé ñâîå äåëî ñïåöèàëèñò – ðåïåòèòîð ïî õèìèè. Áîëåå ïîäðîáíóþ èíôîðìàöèþ îáî ìíå Âû ñìîæåòå ïðî÷èòàòü çäåñü.

Ñ óâàæåíèåì,
äîêòîð áèîëîãè÷åñêèõ íàóê,
âåäóùèé íàó÷íûé ñîòðóäíèê ÍÈÈ àêóøåðñòâà è ãèíåêîëîãèè èì. Ä.Î.Îòòà
ðåïåòèòîð ïî õèìèè è áèîëîãèè
Ñîêîëîâ Äìèòðèé Èãîðåâè÷

Âîäîðîä

            Âîäîðîä áû îòêðûò àíãëèéñêèì ôèçèêîì è áûë Ã. Êàâåíäèøåì â 1766 ã.

            Íàõîæäåíèå â ïðèðîäå. Ñîäåðæàíèå âîäîðîäà â çåìíîé êîðå, èëè åãî êëàðê, ñîñòàâëÿåò 0,15 %. Ýòîò ýëåìåíò âõîäèò â ñîñòàâ ìíîãèõ ìèíåðàëîâ, âñåõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, à òàêæå âîäû, êîòîðàÿ ïîêðûâàåò ïî÷òè 3/4 ïîâåðõíîñòè Çåìíîãî øàðà.  ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè âîäîðîä âñòðå÷àåòñÿ â íåáîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ â âåðõíèõ ñëîÿõ àòìîñôåðû è íåêîòîðûõ ïðèðîäíûõ ãîðþ÷èõ ãàçàõ.

            Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà. Ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ âîäîðîä — ãàç áåç öâåòà è çàïàõà. Âîäîðîä — ñàìûé ëåãêèé èç âñåõ ýëåìåíòîâ: â 14,5 ðàçà ëåã÷å âîçäóõà, ñëàáî ðàñòâîðèì â âîäå (â 100 îáúåìàõ âîäû ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ðàñòâîðÿþòñÿ 2 îáúåìà âîäîðîäà). Ïðè òåìïåðàòóðå -253 Ñ è àòìîñôåðíîì äàâëåíèè âîäîðîä ïåðåõîäèò â æèäêîå ñîñòîÿíèå, à ïðè -259 Ñ çàòâåðäåâàåò. Èç-çà ìàëîé ìîëåêóëÿðíîé ìàññû îí ëåãêî äèôôóíäèðóåò (ïðîõîäèò) ÷åðåç ïîðèñòûå ïåðåãîðîäêè è äàæå ÷åðåç íàãðåòóþ ìåòàëëè÷åñêóþ ïåðåãîðîäêó. Âîò ïî÷åìó ðåçèíîâûå øàðèêè, íàïîëíåííûå âîäîðîäîì è î÷åíü òùàòåëüíî çàâÿçàííûå, ñïóñòÿ íåêîòîðîå âðåìÿ ñäóâàþòñÿ. Ïðè ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðå âîäîðîä õîðîøî ðàñòâîðèì âî ìíîãèõ ìåòàëëàõ (íèêåëå, ïëàòèíå, ïàëëàäèè).

             ïðèðîäå âîäîðîä ñóùåñòâóåò â âèäå òðåõ èçîòîïîâ: ïðîòèé — ñ ìàññîâûì ÷èñëîì 1, äåéòåðèé — ñ ìàññîâûì ÷èñëîì 2 è òðèòèé — ñ ìàññîâûì ÷èñëîì 3. 99,98 % ïðèðîäíîãî âîäîðîäà ñîñòàâëÿåò ïðîòèé.

            Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà. Àòîì âîäîðîäà èìååò âñåãî îäèí ýëåêòðîí, ïîýòîìó ïðè îáðàçîâàíèè õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ìîæåò ëåãêî îòäàâàòü åãî, ëèáî îáðàçîâûâàòü îäíó îáùóþ ýëåêòðîííóþ ïàðó, ëèáî ïðèñîåäèíÿòü åùå îäèí ýëåêòðîí, îáðàçóÿ äâóõýëåêòðîííóþ âíåøíþþ îáîëî÷êó, êàê ó áëàãîðîäíîãî ãàçà ãåëèÿ.

            Èç-çà ìàëîãî çàðÿäà ÿäðà àòîì âîäîðîäà ñðàâíèòåëüíî ñëàáî ïðèòÿãèâàåò ýëåêòðîíû è ìîæåò ïðèñîåäèíÿòü èõ òîëüêî â òîì ñëó÷àå, êîãäà äðóãîé ýëåìåíò ëåãêî èõ îòäàåò. Òàêèìè ýëåìåíòàìè ÿâëÿþòñÿ ùåëî÷íûå è ùåëî÷íîçåìåëüíûå ìåòàëëû, êîòîðûå ïðè íàãðåâàâøè â àòìîñôåðå âîäîðîäà îáðàçóþò ñîëåîáðàçíûå ñîåäèíåíèÿ — ãèäðèäû:

2 Ê+ Í2 = 2 ÊÍ (ãèäðèä êàëèÿ)

  Ñà + Í2 = ÑàÍ2 (ãèäðèä êàëüöèÿ)

            Äëÿ âîäîðîäà áîëåå õàðàêòåðíû ñîåäèíåíèÿ, â êîòîðûõ îí ïðîÿâëÿåò ïîëîæèòåëüíóþ ñòåïåíü îêèñëåíèÿ. Îí âçàèìîäåéñòâóåò ñî ìíîãèìè íåìåòàëëàìè.  çàâèñèìîñòè îò àêòèâíîñòè íåìåòàëëîâ ðåàêöèÿ ìîæåò ïðîòåêàòü ñ ðàçëè÷íîé ñêîðîñòüþ. Òàê, ñî ôòîðîì âîäîðîä âçàèìîäåéñòâóåò âñåãäà ñî âçðûâîì:

 F2 + H2 = 2 ÍF {ôòîðîâîäîðîä)

Õëîð âçàèìîäåéñòâóåò ñ âîäîðîäîì çíà÷èòåëüíî ñïîêîéíåå: â òåìíîòå è áåç íàãðåâàíèÿ ðåàêöèÿ ïðîòåêàåò äîâîëüíî ìåäëåííî, íà ñâåòó — çíà÷èòåëüíî áûñòðåå, à ïðè íàëè÷èè èíèöèàòîðà (èñêðà, íàãðåâàíèå) — ìîìåíòàëüíî è ñî âçðûâîì. Ïîýòîìó ñìåñü õëîðà è âîäîðîäà ÿâëÿåòñÿ ãðåìó÷åé è òðåáóåò ÷ðåçâû÷àéíîé îñòîðîæíîñòè â îáðàùåíèè. Âîäîðîä õîðîøî ãîðèò â àòìîñôåðå õëîðà. Âî âñåõ ñëó÷àÿõ ðåàêöèÿ âîäîðîäà ñ õëîðîì ïðîòåêàåò ïî óðàâíåíèþ

Í2 + Ñ12 = 2 ÍÑ1 (õëîðîâîäîðîä)

Ñ áðîìîì è èîäîì âîäîðîä ðåàãèðóåò î÷åíü ìåäëåííî.

            Òàê æå àêòèâíî, êàê ñ õëîðîì, âîäîðîä ðåàãèðóåò è ñ êèñëîðîäîì, îáðàçóÿ âîäó

 2 Í2 + Î2 = 2 Í2Π

Ñìåñü âîäîðîäà ñ êèñëîðîäîì òîæå ÿâëÿåòñÿ ãðåìó÷åé è ïðè íàëè÷èè èíèöèàòîðà âçðûâàåòñÿ.

            Ñ äðóãèìè íåìåòàëëàìè âîäîðîä ðåàãèðóåò ëèáî ïðè âûñîêîé òåìïåðàòóðå, ëèáî ïðè âûñîêèõ. òåìïåðàòóðå è äàâëåíèè. Íàïðèìåð, ñ ñåðîé âîäîðîä ðåàãèðóåò òîëüêî ïðè íàãðåâàíèè, à ñ àçîòîì — ïðè íàãðåâàíèè è âûñîêîì äàâëåíèè:

Í2 + S = Í2S (ñåðîâîäîðîä)

3 H2 + N2 = 2 NÍ3 (àììèàê) 

            Âîäîðîä ìîæåò îòíèìàòü êèñëîðîä èëè ãàëîãåíû îò ìíîãèõ ìåòàëëîâ è íåìåòàëëîâ.  ýòîì ñëó÷àå îí âûñòóïàåò êàê âîññòàíîâèòåëü:

 ÑuÎ + Í2 = Ñu + Í2Î

 ÑuÑl2 + Í2 = Ñu + 2 ÍÑ1

Ýòè ðåàêöèè èñïîëüçóþòñÿ â ìåòàëëóðãèè äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñâîáîäíûõ ìåòàëëîâ. Îíè, êàê ïðàâèëî, ïðîòåêàþò ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ. ×åì àêòèâíåå ìåòàëë, òåì áîëåå âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà òðåáóåòñÿ äëÿ åãî âîññòàíîâëåíèÿ.

            Àòîìàðíûé âîäîðîä áîëåå àêòèâåí, ÷åì ìîëåêóëÿðíûé, ïîýòîìó âñå õàðàêòåðíûå äëÿ âîäîðîäà ðåàêöèè ñ àòîìàðíûìè âîäîðîäîì ïðîòåêàþò áîëåå ýíåðãè÷íî. Åñëè ìîëåêóëÿðíûé âîäîðîä âîññòàíàâëèâàåò ìåòàëëû èç .ñîëåé òîëüêî ïðè íàãðåâàíèè, òî àòîìàðíûé âîäîðîä ìîæåò âîññòàíàâëèâàòü ìíîãèå ìåòàëëû èç èõ ñîëåé äàæå â âîäíûõ ðàñòâîðàõ.

            Îáðàçîâàíèå ìîëåêóëû âîäîðîäà èç åãî àòîìîâ ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà òåïëîòû:

 Í + Í = Í2 + 435 êÄæ

 Åñëè íàïðàâèòü òîê ãàçà, ñîäåðæàùåãî àòîìàðíûé âîäîðîä, íà òâåðäîå òåëî, òî çà ñ÷åò. òåïëîòû, âûäåëÿþùåéñÿ âñëåäñòâèå îáðàçîâàíèè ìîëåêóë âîäîðîäà èç àòîìîâ, òåìïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè òåëà ïîâûñèòñÿ äî 4000 Ñ. Ýòó ðåàêöèþ èñïîëüçóþò ïðè ñâàðî÷íûõ ðàáîòàõ.

            Ïîëó÷åíèå.  ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ âîäîðîä ïîëó÷àþò:

            1) âçàèìîäåéñòâèåì ìåòàëëà (÷àùå âñåãî öèíêà) ñ ñîëÿíîé èëè ðàçáàâëåííîé ñåðíîé êèñëîòîé:

 Zn + 2 ÍÑl = ZnÑl2 + Í2

 èîííîé ôîðìå óðàâíåíèå èìååò ñëåäóþùèé âèä:

 Zn + 2 Í+ = Zn2+ + Í2

Ðåàêöèþ ïðîâîäÿò â àïïàðàòå Êèïïà. Â ñðåäíèé øàð çàãðóæàþò ãðàíóëèðîâàííûé’ öèíê, à âåðõíèé ïðè çàêðûòîì êðàíå çàïîëíÿþò ðàñòâîðîì êèñëîòû. Â ðàáîòàþùåì àïïàðàòå êèñëîòà èç âåðõíåãî øàðà îïóñêàåòñÿ â íèæíþþ åìêîñòü, îòêóäà ïîïàäàåò â ñðåäíèé øàð, ãäå ðåàãèðóåò ñ öèíêîì. Ðåàêöèÿ ïðè îòêðûòîì êðàíå ïðîäîëæàåòñÿ äî ïîëíîãî ðàñòâîðåíèÿ öèíêà. Åñëè êðàí çàêðûòü, âîäîðîä èç ñðåäíåãî øàðà íå âûõîäèò è âûòåñíÿåò èç íåãî êèñëîòó â íèæíþþ åìêîñòü, îòêóäà èçáûòîê åå ïåðåõîäèò â âåðõíèé øàð. Ðåàêöèÿ ïðåêðàùàåòñÿ. Êàê òîëüêî êðàí îòêðûâàþò, êèñëîòà ñíîâà êîíòàêòèðóåò ñ öèíêîì, îáðàçóåòñÿ âîäîðîä;

            2) âçàèìîäåéñòâèåì ñî ùåëî÷àìè ìåòàëëîâ, ãèäðîêñèäû êîòîðûõ îáëàäàþò àìôîòåðíûìè ñâîéñòâàìè (àëþìèíèé, öèíê): 

Zn + 2 ÊÎÍ + 2 Í2Î = Ê2[Zn(ÎÍ)4] + Í2

2 À1 + 6 ÊÎÍ + 6 Í2Î = 2 Ê3[À1(ÎÍ)6] + 3 Í2

            3) ýëåêòðîëèçîì âîäû, ê êîòîðîé äëÿ óâåëè÷åíèÿ ýëåêòðîâîäíîñòè ïðèáàâëÿþò ýëåêòðîëèò — ùåëî÷ü èëè ñóëüôàò ùåëî÷íîãî ìåòàëëà. Õëîðèäû äëÿ ýòîé öåëè ìåíåå ïðèãîäíû, òàê êàê ïðè èõ ýëåêòðîëèòè÷åñêîì ðàçëîæåíèè íà àíîäå âûäåëÿåòñÿ õëîð.

             ïðîìûøëåííîñòè âîäîðîä ïîëó÷àþò äðóãèìè ñïîñîáàìè:

            1) îáðàáîòêîé ðàñêàëåííîãî óãëÿ âîäÿíûì ïàðîì â ñïåöèàëüíûõ àïïàðàòàõ — ãàçîãåíåðàòîðàõ. Â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ âîäÿíîãî ïàðà ñ óãëåðîäîì îáðàçóåòñÿ òàê íàçûâàåìûé âîäÿíîé ãàç, ñîñòîÿùèé èç âîäîðîäà è ìîíîîêñèäà óãëåðîäà:

Ñ + Í2Î = ÑÎ + Í2

 Ïðè îáðàáîòêå âîäÿíîãî ãàçà âîäÿíûì ïàðîì â ïðèñóòñòâèè æåëåçíîãî êàòàëèçàòîðà ìîíîîêñèä óãëåðîäà ïðåâðàùàåòñÿ â äèîêñèä, êîòîðûé ëåãêî ðàñòâîðÿåòñÿ â âîäå ïðè ïîâûøåííîì äàâëåíèè èëè â ðàñòâîðàõ ùåëî÷åé:

 ÑÎ + Í2Î = ÑÎ2 + Í2

 ÑÎ2 + Í2Î = Í2ÑÎ3

 ÑÎ2 + 2 ÊÎÍ = Ê2ÑÎ3 + Í2Î

            2) êîíâåðñèåé (ïðåâðàùåíèåì) ìåòàíà ñ âîäÿíûì ïàðîì, óãëåêèñëûì ãàçîì èëè ñìåñüþ âîäÿíîãî ïàðà è óãëåêèñëîãî ãàçà:

ÑÍ4 + Í2Î = ÑÎ + 3 Í2

ÑÍ4 + ÑÎ2 = 2 ÑÎ + 2 Í2

3 ÑÍ4 + ÑÎ2 + 2 Í2Î = 4 ÑÎ + 8 Í2

Ýòè ïðîöåññû ïðîòåêàþò ïðè òåìïåðàòóðå îêîëî 1000 Ñ â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà íà îñíîâå íèêåëÿ ñ äîáàâêàìè îêñèäîâ ìàãíèÿ, àëþìèíèÿ è äðóãèõ ìåòàëëîâ. Ïîëó÷åííàÿ ñìåñü ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ êàê ñûðüå äëÿ ïðîèçâîäñòâà ðàçëè÷íûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ (ìåòàíîëà, àëüäåãèäîâ, óãëåâîäîðîäîâ è äð.) èëè ïîëó÷åíèÿ âîäîðîäà (ñìåñü îáðàáàòûâàþò âîäÿíûì ïàðîì, êàê ïîêàçàëî âûøå);

            3) êàê ïîáî÷íûé ïðîäóêò ïðîèçâîäñòâà õëîðà è ãòäðîêñèäîâ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ ýëåêòðîëèçîì ðàñòâîðîâ èõ õëîðèäîâ.

            Ïðèìåíåíèå. Âîäîðîä — öåííîå ñûðüå äëÿ õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè. Îí, èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ àììèàêà, ìåòàíîëà, àëüäåãèäîâ, óãëåâîäîðîäîâ, ïðåâðàùåíèÿ æèäêèõ æèðîâ â òâåðäûå (ãèäðîãåíèçàöèÿ), ïðîèçâîäñòâà æèäêîãî òîïëèâà ãèäðîãåíèçàöèåé óãëåé è ìàçóòà.  ìåòàëëóðãèè âîäîðîä èñïîëüçóþò êàê âîññòàíîâèòåëü îêñèäîâ èëè õëîðèäîâ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ìåòàëëîâ è íåìåòàëëîâ (ãåðìàíèÿ, êðåìíèÿ, ãàëëèÿ, öèðêîíèÿ, ãàôíèÿ, ìîëèáäåíà, âîëüôðàìà è äð.). Áëàãîäàðÿ âûñîêîé òåìïåðàòóðå ãîðåíèÿ â êèñëîðîäå âîäîðîä ïðèìåíÿþò òàêæå ïðè ðåçêå è ñâàðêå ìåòàëëîâ (àâòîãåí).

Водород (лат. hydrogenium = греч. ὕδωρ — вода + γεννάω — рождаю) – самый легкий химический элемент, при обычных условиях – газ
без цвета, запаха и вкуса. В соединении с кислородом образует воду.

Водород – самый распространенный элемент Вселенной, входит в состав всего живого и небесных тел (73% массы Солнца).

Степени окисления

Проявляет степени окисления: -1, 0, +1.

Получение

В промышленности водород получают различными методами:

• Конверсия с водяным паром при t = 1000 °C

CH4 + H2O → CO + H2

• Методом газификации угля, торфа, сланца

C + H2O → CO + H2

• Электролизом водных растворов щелочей

H2O → H2↑ + O2↑

• Каталитическим окислением кислородом (неполное окисление)

CH4 + O2 → CO + H2

Лабораторные методы традиционно отличаются от промышленных своей простотой. В лаборатории водород получают:

• Вытеснением водорода из кислот

Fe + HCl → FeCl2 + H2↑

• Гидролизом гидридов

CaH2 + H2O → Ca(OH)2 + H2↑

• Взаимодействием активных металлов с водой

Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2↑

• Реакцией цинка или алюминия с раствором щелочи

Al + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] + H2↑

Химические свойства

В реакциях водород проявляет себя как восстановитель и окислитель. Как восстановитель реагирует с элементами, электроотрицательность которых
выше, чем у водорода:

• Как восстановитель реагирует с кислородом, галогенами, азотом, серой, оксидами металлов. При комнатной температуре из перечисленных
  реакция идет только со фтором.

H2 + O2 → (t) H2O

H2 + F2 → HF (со взрывом в темноте)

H2 + Cl2 → (t) HCl (со взрывом только на свету)

H2 + N2 → NH3

H2 + S → H2S

H2 + ZnO → Zn + H2O



• Как окислитель реагирует с металлами

Na + H2 → NaH (гидрид натрия)

Mg + H2 → MgH2

Вода

Химические свойства:

• Реакция с металлами

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из воды.

K + H2O → KOH + H2

• Реакции с основными и кислотными оксидами

Реагирует с основными оксидами – с образованием оснований (реакция идет, если основание растворимо), и с кислотными оксидами –
с образованием соответствующих кислот. Не забывайте сохранять степени окисления!

CaO + H2O → Ca(OH)2

P2O5 + H2O → H3PO4

• Гидролиз солей

Отмечу здесь реакцию двойного гидролиза, которая заключается в гидролизе одной соли по катиону (CrBr3),
а другой – по аниону (Na2CO3).

Na2CO3 + CrBr3 + H2O → Cr(OH)3↓ + CO2 + NaBr

• Реакция с гидридами активных металлов

LiH + H2O → LiOH + H2↑

• Реакции с C, CO, CH4

C + H2O → CO + H2

H2O + CO → (кат.) CO2 + H2

H2O + CH4 → (кат.) CO + H2

• С галогенами

Cl2 + H2O → HCl + HClO (соляная и хлорноватистая кислоты – без нагревания)

Cl2 + H2O → HCl + HClO3 (соляная и хлорноватая кислоты – при нагревании)

Кристаллогидраты

Кристаллогидраты – кристаллические соединения, содержащие молекулы воды как самостоятельные структурные единицы. Вода, входящая в
состав кристаллогидратов, называется кристаллической. Примеры: CaSO4*2H2O,
Na2SO4*10H2O.

При нагревании кристаллогидраты теряют воду. Одним из наиболее известных кристаллогидратов является медный купорос: CuSO4*5H2O.
Медный купорос имеет характерный голубой цвет, а безводный сульфат меди – белый.

В задачах бывает дана масса медного купороса. Надо помнить о том, что часто в реакции не участвует кристаллическая вода. В таком случае следует
вычесть кристаллизационную воду и найти массу безводного сульфата калия.

Пероксид водорода

Представляет собой бесцветную жидкость с металлическим вкусом. Концентрированные растворы пероксида водорода взрывоопасны.

Получают пероксид водорода в реакции с пероксидами и супероксидами металлов.

K2O2 + H2O → KOH + H2O2

BaO2 + H2SO4 → BaSO4 + H2O2

В разбавленных растворах пероксид водорода легко разлагается:

H2O2 → H2O + H2↑

Также перекись проявляет окислительные свойства:

KCl + H2O2 + H2SO4 → Cl2 + K2SO4 + H2O

Перекисью водорода обрабатывают раневую поверхность. Выделяющийся при разложении атомарный кислород разрушает бактериальные клетки,
предотвращая осложнение в виде бактериальной инфекции.