Водород, его физические и химические свойства
Элемент водород начинает Периодическую систему – он имеет порядковый номер 1. Это самый легкий из химических элементов. Обладая уникальными свойствами, частично напоминающими свойства галогенов, частично – щелочных металлов, он оказывается расположенным и в первой, и в VII группах Периодической системы.
Строение водорода
Атом водорода имеет очень простое строение – в нем содержится всего один протон и один электрон. Отдавая электрон, атом приобретает степень окисления +1, а принимая его – степень окисления –1. Относительная атомная масса атома водорода равна 1. Однако в природе существуют и более тяжелые атомы водорода – дейтерий (содержит один нейтрон, поэтому его масса равна 2) и тритий (содержит два нейтрона, атомная масса равна 3).
Водород – самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле он уступает по распространенности кислороду, кремнию и некоторым другим элементам. Главное соединение водорода – вода. Также он содержится в природном газе, нефти, в некоторых минералах, в белках, жирах и углеводах.
Физические свойства
При обычных условиях водород – газ, состоящий из двухатомных молекул. Он не имеет ни цвета, ни запаха, мало растворим в воде (1,82 мл в 100 г воды при 20 ). При сильном сжатии и охлаждении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород кипит при –253°C, при этой температуре азот и кислород находятся в кристаллическом состоянии. Твердый водород образуется при охлаждении до –259°C.
Газообразный водород обладает рядом уникальных свойств. Благодаря маленькому радиусу атомы и молекулы водорода могут проникать через резину, стекло и даже через металлы. Некоторые металлы, например, платина и палладий растворять значительные количества газообразного водорода. Водород в 14,5 раз легче воздуха, 100 л водорода при 0 весят всего 9 г. Это самый легкий из газов и самое легкое вещество.
Химические свойства
При комнатной температуре реагирует лишь с фтором, а на свету – с хлором, при нагревании – с кислородом, серой, азотом, углеродом:
H + X = 2HX (X = F, Cl)
2H + O = 2HO,
H + S = HS,
3H + N = 2NH.
С кислородом и воздухом водород образует взрывчатые смеси. Особенно опасна смесь одного объема кислорода и двух объемов водорода. Ее называют гремучим газом.
При взаимодействии с щелочными и щелочноземельными металлами образует гидриды. Восстанавливает некоторые металлы из оксидов:
8. При электролизе расплава хлорида натрия массой 234 г образуется металлический натрий массой (г):
(4) 92.
9. Природными минералами являются: боксит, куприт, гипс, доломит, пирит. Магний можно получать из… .
доломита
10.Магний высокой степени чистоты в промышленности получают электролитическим разложением:
(4) расплава доломита.
11.Магний – второй по содержанию металлический элемент в морской воде. Выделение его из морской воды включает несколько процессов, каждый из которых может быть представлен соответствующей схемой реакций.
(1) Осаждение Мg2+ в виде гидроксида негашеной известью …
Mg2+ + Ca(OH)2 (тв) = Mg(OH)2 + Ca2+
(2) Обработка отделенного осадка смесью растворов HCl и H2SO4 …
Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + Н2О
(3) Отделение полученного раствора хлорида магния от примеси Са2+
осажденной в виде сульфата
(4) Упаривание раствора хлорида магния и электролиз его расплав� … 2MgCl2 = 2Mg + Cl2
12. При электролизе расплава хлорида кальция выделяются: на катоде Ca , на аноде Cl
13.При электролизе раствора гидроксида калия с использованием угольных электродов на аноде получено 500 см3 газа. Какое вещество и в каком количестве выделится на катоде:
(4) водород, 1000 см3
14.При производстве алюминия электролизу подвергают расплав:
((2) глинозема (Al2O3);
15. Ниже приведены названия и состав алюминиевых руд. Каковы будут составы этих руд в виде химических формул?
Название руды Массовая доля, % Химическая формула
AI2O3 H2O
(1) Гидаргиллит 65, 3 34, 7 … Al (OH)3 65%
(2) Диаспор 85, 0 15, 0 … AlO (OH) 85%
16. Подвергая электролизу 1т AI2O3, можно получить металлический алюминий массой ( кг):
(2) 530;
17. Для выплавки алюминия в электропечах используют криолит. Искусственный криолит можно получить, смесь, содержащую 1 моль AI (OH)3 и 3 моль NaOH,обработать плавиковой кислотой. Уравнение этой реакции…
AI(OH)3 + 3NaOH + 6HF == Na3AIF6 + 6H2O.
18. Наиболее распространенными минералами, содержащими цинк, являются галмей ( химическая формула … ) и цинковая обманка ( формула … ).Получение цинка из этих минералов описывается уравнениями химических реакций ….
ZnCO3 = ZnO + CO2
ZnO + C = Zn + CO
2ZnS + 3O2 = 2 ZnO + 2SO2
ZnO + C = Zn + CO
19. Медь получают из минерала малахита по реакциям … и …
Cu2(OH)2CO2 = 2CuO + H2O + CO2
CuO + H2 = Cu + H2O
