Файл: М. Н. Назаров, Ю. И.docx

приведенных выше реакциях волород является восстановителем.

Окислительные способности водорода проявляются в реакциях со многими активными металлами при повышенных температуре и давлении, например:

2Li + H₂ = 2LiH

Образующиеся гидриды легко гидголизуются с образованием щелочи и водорода:

LiH + H₂O = LiOH + H₂

Получение водорода и его применение. В лабораторных условиях водород чаще всего получают восствновлением металлами, расположенными левее в электрохимическом ряду напряжений, из воды, кислот или щелочей:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ 2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂

2Al + 6NaOH + 6H₂O = 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂

В промышленности водород получают из природных и попутных газов.

1. 
   Конверсия метана (при 800 900 С)
   

CH₄ + H₂O_(пары) = CO + 3H₂ 3CH₄ + O₂ + H₂O = 3CO + 7H₂

2. 
   Конверсия углерода (при 1000 С).
   

C + H₂O = CO + H₂
Получившийся водяной газ т.е. смесь H₂ , H₂O и CO пропускают над Fe₂O₃ при 450 С

---

СН₃ СН₂ СН₂ СН₂ СН₂ СН₃ С₆H₆ + 4H₂

Процессы идут при высоких температурах.
Применение.Примерно 50% получаемого водорода используется для синтеза аммиака, который далее расходуется для производства азотной кислоты и удобрений. Широко используют в анилинокрасочном производстве, для синтеза хлороводорода, при восстановлении некоторых цветных металлов из руд. В пищевой промышленности его применяют для получения заменителей животных жиров (маргаринов). Значительное количество расходуется в процессе синтеза метанола:

2Н₂ + CO = CH₃OH,

который используется как растворитель, а также в производстве других органических продуктов.

Вода и пероксид водорода. Воданаиболее распространенное соедине- ние на Земле. Это единственное химическое соединение, которое в природных условиях существует в виде жидкости, твердого вещества (лед) и газа (пары воды). Редкой особенностью воды является то, что ее плотность в жидком состоянии при 4 С больше плотности льда. Вода является хорошим растворителем для веществ с ионным и полярным характером связи; водные растворы являются, как правило, электролитами. Чистая вода – слабый электролит, поэтому плохо проводит электрический ток.

Химические свойства. Вода участвует во многих химических реакциях в качестве растворителя, реагента либо продукта.

1. 
   Кислотно-основные реакции. Вода обладает амфотерными свойствами.
   

---

Это означает, что она может выступать как в роли кислоты, например:

NH₃ + H₂O NH₄OH BaO + 3H₂O = Ba(OH)_{2 ,}

так и в роли основания, например:

P₂O₅+ 3H₂O = 2H₃PO₄

2. 
   Вода воздействует гидролитически на многие соли, образуя либо
   

гидраты(гидратная вода в кристаллах солей называется кристаллизационной)

CaCl₂ + 6H₂O = CaCl₂ 6H₂O,

либо продукты гидролиза:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S

Также широко распространен гидролиз органических соединений. Один из наиболее известных примеров – гидролиз сложных эфиров.

3. 
   Вода окисляет металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений до олова. Например, со щелочными металлами даже на холоде идет бурная реакция.
   

2K+ H₂O = 2KOH + H₂

с алюминием (предварительно очищенным от оксидной пленки) при кипячении:
2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

а с железом – в виде пара при сильном нагревании:

3Fe + 4H₂O Fe₃O₄ + 4H₂

Пероксид(перекись)водорода– бесцветная сиропообразная жидкость.

---

Это очень неустойчивое вещество, способное разлагаться на воду и кислород уже при обычных условиях:
2 H₂O₂ = 2H₂O + O₂

Разложение ускоряется катализаторами, например, в присутствии MnO₂, меди, железа, марганца, а также ионов этих металлов реакция может идти со взрывом, при этом выделяется большое количество теплоты.

Водные растворы пероксида водорода более устойчивы. Например, 30%-й раствор (пергидроль) может сохраняться довольно долго.

Пероксид водорода вступает в реакции: без изменения пероксидной группировки

Ba(OH)₂ + H₂O₂ = BaO₂ + 2H₂O

окислительно-востановительные реакции, проявляя способность высту- пать как в роли окислителя, так и восстановителя (см.гл XXII).

Пероксид водорода применяется для получения различных органических пироксидов; используется в реакциях полимеризации; в производстве отбеливателей и синтетических моющих, антисептических средств, для реставрации живописи на основе свинцовых красок.

---

Задачи

179. 
     Чем обусловлено двойственное расположение водорода в периодической системе элементов?
     
180. 
     Каковы степени окисления водорода в составе соединений? Приведите примеры.
     
181. 
     Что такое гидрид-ион? В каких соединениях он присутствует?
     
182. 
     Как получают водород в промышленности? В лаборатории? Проанализируйте реакции с точки зрения окисления - восстановления.
     
183. 
     Какой объем водорода может быть получен при действии хлоро- водородной кислоты на 10г сплава железа с цинком, если массовая доля цинка в сплаве 60%.
     
184. 
     Почему водород способен проявлять и окислительные, и восстановитель- ные свойства? Приведите примеры.
     
185. 
     При обработке 8,93г оксида свинца (II) водородом образовалось 0,54г воды, какова масса восстановленного оксида и масса полученного остатка?
     
186. 
     Взорвали 10л смеси, состоящей из 50% об. водорода и 50%об. кислорода. Какой объем жидкой воды образуется? Какой газ останется после взрыва?
     
187. 
     Газ, выделившийся при действии 2г цинка на 18,7мл. 14,6%-ной соляной кислоты (плотность раствора 1,07г/мл ), пропустили при нагревании над 4г оксида меди (II). Чему равна масса полученной твердой смеси?
     
188. 
     Каковы важнейшие типы химических реакций, в которых вода участвует в качестве реагента?
     
189. 
     Чем обусловлена способность пироксида водорода проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства?
     

21. Главные переходные металлы (d – элементы)

Переходными называются элементы с валентными d – или f – электронами. Они расположены в больших периодах и действительно занимают

---