Question

Свойства применение и получение водорода

Answer 1

Физические свойства водорода:
Водород - бесцветный нетоксичный газ без вкуса и запаха. В 14,4 раза легче воздуха.

Химические свойства водорода: 
1. С галогенами образует галогеноводороды (со фтором - взрывается):
$H_{2}+Cl_{2}=2HCl$
2. С кислородом образует воду с выделением тепла. При температуре свыше 550°C - со взрывом:
$2H_{2}+O_{2}=2H_{2}O+Q$
3. при нагревании реагирует с серой (значительно труднее с селеном и теллуром):
$H_2+S=H_2S$
4. с азотом образуется аммиак - при катализаторе (Fe), повышенных температурах и давлении:
$3H_2+N_2=2NH_3+Q$
5. с углеродом при высоких температурах:
$2H_2+C=CH_4$
6. с щелочными и щелочно-земельными металлами образует гидриды (в соединении ион водорода заряжен -1):
$H_2+2Li=2LiH$
7. вытеснение металла из его оксида:
$CuO+H_2=Cu+H_2O$
8. с оксидом углерода (II):
$CO+2H_2=CH_3OH$

Применение водорода:
Водород применяется в производстве аммиака, соляной кислоты, хлороводородной кислоты, получение металлов из оксидов, для сварочных работ.

Получение водорода:
а) в лаборатории:
1. Действие разбавленных кислот на металлы:
$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2$
2. Действие щелочных и щелочно-земельных металлов с водой:
$Ca+2H_2O=Ca(OH)_2+H_2$
3. Гидролиз гидридов:
$NaH+H_2O=NaOH+H_2$
4. Действие щелочей на цинк, алюминий или кремний:
$Zn+2KOH+2H_2O=K_2[Zn(OH)_4]+H_2$
$2Al+2NaOH+6H_2O=2Na[Al(Oh)_4]+3H_2$
$Si+2NaOH+H_2O=Na_2SiO_3+2H_2$
5. Электролиз воды:
$2H_2O=2H_2+O_2$
б) промышленное получение:
1. Конверсия метана с водяным паром (Ni, 800°C)
$CH_4+H_2O=CO+3H_2$
$CO+H_2O=CO_2+H_2$
в сумме:
$CH_4+2H_2O=4H+2+CO_2$
2. Пары воды через раскаленный кокс при 1000°C
$C+H_2O=CO+H_2$
$CO+H_2O=CO_2+H_2$
образующийся оксид углерода поглощается водой, этим способом получают 50% промышленного водорода.
3. Нагревание метана до 350°С, катализатор (Fe или Ni):
$CH_4=C+2H_2$
4. Электролиз водных растворов KCl или NaCl как побочный продукт:
$2H_2O+2NaCl=Cl_2+H_2+2NaOH$