Презентация, доклад по теме Водород

Положение водорода в ПСХЭ Д.И. Менделеева
2. Строение атома
3. Нахождение в природе
III. Водород – простое вещество:
1. Состав. Строение. Свойства
2. Получение водорода
3. Химические свойства
4. Применение водорода

I. История открытия водорода

IV. Соединения водорода

V. Тест

Кавендиш посвятил исследованию газов – «видов искусственного воздуха», как их тогда называли. Действием серной и соляной кислот на железо, цинк и олово ученый получил «горючий» или воспламеняемый воздух» - водород. Взвешивая колбу с кислотой и металлом до и после реакции и точно измеряя объем выделившегося газа, Кавендиш определил плотность водорода.

История открытия водорода

Периодической системы Д.И. Менделеева, местоположение которого неоднозначно.


Это объясняется тем, что водород имеет ряд свойств, объединяющих его как с щелочными металлами, так и с галогенами.

Его химический элемент в таблице Менделеева записан дважды: и в IА, и группаx.

VII A

металлами

Сходство с галогенами

На внешнем и единственном энергети-
ческом уровне атомы водорода содер-
жат один электрон.
Водород относится к s-элементам.

До завершения внешнего и единствен-
ного уровня атомам водорода, как и
атомам галогенов, недостает одного
электрона.

Водород, как и щелочные металлы в
соединениях с неметаллами имеет
степень окисления +1 (H+Cl)

Водород, как и галогены, в соедине-
ниях с щелочными и щелочноземель-
ными металлами имеет степень окис-
ления ─1 (NaH−)

Подобно фтору и хлору, водород при
обычных условиях является газом.
Его молекулы, как и молекулы галоге-
нов, двухатомны и образованы за счет
ковалентной неполярной связи.

Водород, как и щелочные металлы
является сильным восстановителем.

Проявляет, как и галогены, окислитель-
ные свойства в реакциях с щелочными
и щелочноземельными металлами,
образуя при этом твердые соединения-
гидриды (NaH, CaH2), подобные галоге-
нидам.

в ПСХЭ

1

+

Число энергетических уровней равно
номеру периода

)

Число валентных электронов равно
номеру группы.

1s1

1

Каждый энергетический уровень делится
на энергетические подуровни, которые
образованы орбиталями, имеющими
одинаковую форму и равную энергию
На первом уровне (n =1) есть только
1s-подуровень (одна 1s-орбиталь)

1

s-орбиталь имеет форму шара, s-орбиталь,
находящуюся на первом энергетическом
уровне обозначают 1s.

Изотопы водорода

Н

1

1

протий

D

1

2

1

T

3

дейтерий

тритий

долю приходится 75% массы Вселенной

Водород входит в состав гидросферы.

Водород образует наряду с углеродом, все органические вещества,
т.е. входит в состав биосферы.

В земной коре – литосфере – массовое содержание водорода состав-
ляет всего лишь 0,88%, т.е. он занимает 9-место среди всех элементов.

Воздушная оболочка Земли – атмосфера содержит менее миллионной
части общего объема, приходящейся на долю молекулярного
водорода.Он встречается только в верхних слоях атмосферы.

Нахождение в природе

─253°С:

запах:

растворимость в воде:

вкус:

Кристаллическая решетка

молекулярная

Заполните таблицу:

газ (самый легкий газ, плотность = 0,09 г/мл)

жидкость

цвет

без вкуса

плохо растворим в воде (2 V Н2 на 100 V H2O)

без запаха

без цвета

свете ТЭД.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Zn + 2H+ + 2Cl = Zn2+ + 2Cl + H2
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2

В промышленности водород получают:
пропуская водяной пар над раскаленным углем. С + Н2О = СО + Н2

взаимодействием метана СН4 с водяным паром при t°= 1000°С
СН4 + Н2О = СО + 3Н2

разложением метана СН4 = С + 2Н2

Как распознать водород среди других газов?

металлов

фтором (со взрывом даже в темноте). Взаимодействие водорода с хлором происходит на свету или при нагревании, водород горит в хлоре.
Составьте уравнения реакций. Рассмотрите с т. зр. ОВР.

Н20 + F20 = 2H+F− + Q

Н20 + Cl20 = 2H+Cl− + Q

Водород – восстановитель, фтор и хлор окислители.

Взаимодействие водорода с кислородом проходит при поджигании смеси газов со взрывом, поэтому смесь водорода с кислородом (2:1 по объему) называют «гремучим газом»

H20 ─2e → 2H+ 2 1
F20 + 2e → 2F− 2 1

2Н20 + О20 = 2Н2+О−2 + Q

H20 ─2e → 2H+ 2 1
О20 + 4e → 2О−2 2 1

Водород –
восстановитель
кислород –
окислитель

Допишите у─я реакций:

H2 + I2 →
H2 + Br2 →
H2 + N2 →
H2 + S →
H2 + C →

опыт

металлами водород выступает в роли , образующиеся металлов являются
типично соединениями, степень окисления водорода в них

окислителя

гидриды

ионными

−1

Составьте уравнение реакции образования гидрида натрия. Рассмотрите реакцию как окислительно-восстановительную.

2Na0 + H20 = 2Na+H−

Na0 ─ 1e → Na+ 1 2
H20 + 2e → 2H+ 2 1

H2 – окислитель, процесс восстановления
Na – восстановитель, процесс окисления.

Образующиеся гидриды металлов разлагаются даже в присутствии следов воды с образованием гидроксида и водорода.

Составьте уравнение реакции
разложения водой гидрида кальция

СаН2 + Н2О = Са(ОН)2 + Н2

уравнения реакций:
CuO + H2 →

Fe2O3 + H2 →

NiO + H2 →

WO3 + H2 →

PbO + H2 →

Рассмотрите с т.зр. ОВР.

Cu+2O + H20 = Cu0 + H2+1O

Cu+2 + 2e → Cu0 3 2
H20 ─ 2e → 2H+ 2 3

CuO (за счет Cu+2) ─ окислитель, процесс восстановления;
H2 ─ восстановитель, процесс окисления.

Fe2+3O3 + 3H20 = 2Fe0 + 3H2+1O

Fe+3 + 3e → Fe0 3 2
H20 ─ 2e → 2H+ 2 3

Fe2O3 (за счет Fe+3) ─ окислитель, процесс восстановления;
H2 ─ восстановитель, процесс окисления.

Ni+2O + H20 = Ni0 + H2+1O

Ni+2 + 2e → Ni0 2 1
H20 ─ 2e → 2H+ 2 1

NiO (за счет Ni+2) ─ окислитель, процесс восстановления;
H2 ─ восстановитель, процесс окисления.

W+6O3 + 3H20 = W0 + 3H2+1O

W+6 + 6e → W 0 6 1
H20 ─ 2e → 2H+1 2 3

WO3 (за счет W+6) ─ окислитель, процесс восстановления;
H2 ─ восстановитель, процесс окисления.

Pb+2O + H20 = Pb0 + H2+1O

Pb+2 + 2e → Pb0 2 1
H20 ─ 2e → 2H+ 2 1

PbO (за счет Pb+2) ─ окислитель, процесс восстановления;
H2 ─ восстановитель, процесс окисления.

хлороводорода;

для получения метанола синтетического жидкого топлива в
составе синтез-газа (2 объема Н2 и 1 объем СО);

для гидроочистки и гидрокрекинга нефтяных фракций;

для гидрогенизации жидких жиров;

для резки и сварки металлов;

для получения вольфрама, молибдена и рения из их оксидов;

для космических двигателей в качестве топлива;

в термоядерных реакторах в качестве топлива используются изотопы водорода.

7

5

1

2

3

4

6

8

молекулы. Физические свойства

Химические свойства

II. Пероксид водорода

которой составляет Мировой океан, покрывающий ¾ поверхности земного шара. На долю пресной воды приходится только 2,6% от общего содержания ее на планете. Большая часть пресной воды сосредоточена в виде льда Северного и Южного полюсов и недоступна для потребления. Доля жидкой пресной воды, доступной к применению, равна 0,014% от общих запасов.

ВОДА

угловую форму. Общие электронные пары смещены к более электроотрицательному атому кислорода, поэтому атомы водорода приобретают положительный, а атомы кислорода отрицательный заряд.

104,5°

−δ

+δ

+δ

Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. В тонком слое она бесцветна, а в слое толщиной 2 м и более имеет голубоватый оттенок. Природная вода содержит примеси, главным образом соли кальция и магния, которые обусловливают жесткость воды.

В жидкой фазе молекулы воды образуют ассоциаты вследствие возникновения межмолекулярных водородных связей.

Н

Н

О

…

…

…

О

Н

…

О

…

…

Н

Н

О

Н

…

…

…

О

…

Н

Н

Н

Н

протекающие без изменения степеней окисления водорода и кислорода.

Взаимодействие с металлами
Щелочные металлы взаимо-действуют с водой при обычных условиях с образованием щелочи и водорода.
Скорость реакции возрастает от лития к калию.
Составьте уравнения реакций.
Рассмотрите с т. зр. ОВР.

2Li0 + 2H+2O = 2Li+OH + H20

2Na0 +2H+2O =2Na+OH +H20

2K0 + 2H+2O = 2K+OH + H20

Li0 ─ 1e → Li+ 1 2
2H+ + 2e → H20 2 1
Li ─ восстановитель,
процесс окисления
H2O (за счет Н+) ─
окислитель, процесс
восстановления.

Na0 ─ 1e → Na+ 1 2
2H+ + 2e → H20 2 1
Na ─ восстановитель,
процесс окисления
H2O (за счет Н+) ─
окислитель, процесс
восстановления.

K0 ─ 1e → K+ 1 2
2H+ + 2e → H20 2 1
K ─ восстановитель,
процесс окисления
H2O (за счет Н+) ─
окислитель, процесс
восстановления.

опыт

2H+2O = Ca+2(OH)2 + H20

Ca0 ─2e → Ca+2 2 1
2H+ + 2e → H20 2 1

Ca ─ восстановитель, пр. окисления
H2O (за счет H+) ─ окислитель,
пр. восстановления.

Алюминий вступает в реакцию с водой лишь при условии, что его поверхность будет освобождена от оксидной пленки.

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Zn + H2O = ZnO + H2

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

Остальные металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до
водорода, взаимодействуют с водой лишь при значительном нагревании с образованием оксида металла и водорода:

как и вода, соединение водорода с кислородом Н2О2
Определите степень окисления и валентность кислорода, водорода:

Н+1 ─ О−1 ─ О−1 ─ Н+1

Степень окисления кислорода −1, валентность II
Степень окисления водорода +1, валентность I

Пероксид водорода нестоек и поэтому способен разлагаться на воду и кислород:
2Н2О2 = 2Н2 + О2

В воде пероксид растворяется неограниченно, его водные растворы более устойчивы. В виде таких растворов пероксиды поступают в продажу: аптечный 3%-ный раствор. Для других целей используют пергидроль – 30%-ный раствор Н2О2.

Применяется пероксид водорода для отбеливания текстильных материалов и бумаги, в парикмахерском деле, в медицине, как окислитель в ракетном топливе, при получении глицерина.

В) ионную связь;
Б) ковалентную неполярную связь; Г) водородную связь.
2. Водород образуется при действии:
А) раствора соляной кислоты на магний;
Б) раствора серной кислоты на медь;
В) раствора бромоводородной кислоты на ртуть;
Г) концентрированной серной кислоты на серебро.
3. Какие утверждения относятся к простому веществу водороду:
А) бинарные соединения водорода с металлами называются гидридами;
Б) водород входит в состав кислот;
В) водород не образует аллотропных модификаций;
Г) перед работой с водородом необходимо проверить его на чистоту.
4. Какое из приведенных утверждений верно:
А) водород имеет резкий запах; В) водород тяжелее воздуха;
Б) водород хорошо растворим в воде; Г) водород легче воздуха.
5. С какими веществами реагирует водород:
А) оксид серы (IV); В) сероводород;
Б) оксид олова (II); Г) серная кислота.
6. К гидридам относится вещество с молекулярной формулой:
А) Ca(OH)2; Б) CaH2; В) CaC2; Г) CaO
7. В какой реакции образуется чистый металл:
А) CuО + Н2→ Б) CuO + O2 → В) Cu + H2O→ Г) Cu + О2→

Б

Г

А

А

Б

Б

Г