Урок посвящен изучению основных химических свойств водорода. Свойства вещества определяют и его применение. В ходе урока вы познакомитесь с некоторыми областями использования водорода.

I. Химические свойства водорода

При обычных условиях молекулярный Водород сравнительно мало активен, непосредственно соединяясь лишь с наиболее активными из неметаллов (с фтором, а на свету и с хлором). Однако при нагревании он вступает в реакции со многими элементами.

Водород вступает в реакции с простыми и сложными веществами:

1. Взаимодействие водорода с металлами приводит к образованию сложных веществ - гидридов, в химических формулах которых атом металла всегда стоит на первом месте:

При высокой температуре водород непосредственно реагирует с некоторыми металлами (щелочными, щелочноземельными и другими), образуя белые кристаллические вещества - гидриды металлов (LiН, NaН, КН, СаН₂ и др.):  Н₂ + 2Li = 2LiH

Гидриды металлов легко разлагаются водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:

СаH₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + 2Н₂↑

- При взаимодействии водорода с неметаллами образуются летучие водородные соединения. В химической формуле летучего водородного соединения, атом водорода может стоять как на первом так и на втором месте, в зависимости от местонахождения в ПСХЭ

2. Взаимодействие водорода с неметаллами: с кислородом 

Видео: "Горение водорода"

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + Q 

При обычных температурах реакция протекает крайне медленно, выше 550°С - со взрывом (смесь 2 объемов Н₂ и 1 объема О₂ называется гремучим газом). 

Видео: "Взрыв гремучего газа"

Видео: "Приготовление и взрыв гремучей смеси"

3. Взаимодействие водорода с неметаллами: с галогенами. Образуются галогеноводороды

Н₂ + Cl₂ = 2НСl

При этом с фтором водород взрывается (даже в темноте и при - 252°С), с хлором и бромом реагирует лишь при освещении или нагревании, а с йодом только при нагревании.

4. Взаимодействие водорода с неметаллами: с азотом (при повышенных температуpax и давлениях, на катализаторе). Образуется аммиак

ЗН₂ + N₂ = 2NН₃

5. Взаимодействие водорода с неметаллами: с серой (при нагревании)

Н₂ + S = H₂S (сероводород),

значительно труднее с селеном и теллуром.

6. Взаимодействие водорода с неметаллами: с углеродом (водород может реагировать без катализатора только при высоких температуpax)

2Н₂ + С (аморфный) = СН₄ (метан)

7. Взаимодействие водорода с оксидами металлов (реакция замещения). При этом образуются в продуктах вода и восстанавливается металл. Водород - проявляет свойства восстановителя:

Водород используется для восстановления многих металлов, так как отнимает кислород у их оксидов:

Опыт: “Взаимодействие оксида меди (II) с водородом”

СuO + H₂ = Cu + H₂O

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О, и т. д.

II. Применение водорода

Видео: "Применение водорода"

В настоящее время водород получают в огромных количествах. Очень большую часть его используют при синтезе аммиака, гидрогенизации жиров и при гидрировании угля, масел и углеводородов. Кроме того, водород применяют для синтеза соляной кислоты, метилового спирта, синильной кислоты, при сварке и ковке металлов, а также при изготовлении ламп накаливания и драгоценных камней. В продажу водород поступает в баллонах под давлением свыше 150 атм. Они окрашены в тёмно-зелёный цвет и снабжаются красной надписью "Водород".

Водород используется для превращения жидких жиров в твердые (гидрогенизация), производства жидкого топлива гидрогенизацией углей и мазута. В металлургии водород используют как восстановитель оксидов или хлоридов для получения металлов и неметаллов (германия, кремния, галлия, циркония, гафния, молибдена, вольфрама и др.).

Практическое применение водорода многообразно: им обычно заполняют шары-зонды, в химической промышленности он служит сырьём для получения многих весьма важных продуктов (аммиака и др.), в пищевой - для выработки из растительных масел твёрдых жиров и т. д. Высокая температура (до 2600 °С), получающаяся при горении водорода в кислороде, используется для плавления тугоплавких металлов, кварца и т. п. Жидкий водород является одним из наиболее эффективных реактивных топлив. Ежегодное мировое потребление водорода превышает 1 млн. т.  

III. Тренажеры

Тренажер №1.  Химические свойства водорода

Тренажер №2. Водород

IV. Закрепление

Задание №1
Составьте уравнения реакций взаимодействия водорода со следующими веществами: F₂, Ca, Al₂O₃, оксидом ртути (II), оксидом вольфрама (VI). Назовите продукты реакции, укажите типы реакций.

Задание №2
Осуществите превращения по схеме:
H₂O -> H₂ -> H₂S -> SO₂ 

Задание №3
Вычислите массу воды, которую можно получить при сжигании 8 г водорода? 

ЦОРы

Видео "Горение водорода"

Видео "Взрыв гремучего газа"

Видео "Приготовление и взрыв гремучей смеси"

Опыт: “Взаимодействие оксида меди (II) с водородом”

Видео "Применение водорода"