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:
Сгорание угля может быть неполным (с образованием СО) и полным(с получением СО2)
Дано:
m(O2) = 1 т = 1000 кг
m(C) = 500 кг
для полного сжигания с образованием CO2
С + O2 = CO2
m(c) / M(C) = m(O2) / M(O2)
M(C) = 12 г/моль
M(O2) = 32 г/моль
m(O2) = (M(O2)/M(C)) * m(C) = 32/12 * 500 ~ 1333 кг > 1000 кг =>
НЕ ХВАТИТ
для НЕполного сжигания с образованием CO
2С + O2 = 2CO
m(O2) = (M(O2)/2M(C)) * m(C) = 32/24 *500 ~ 666 кг (О2) => ХВАТИТ
ответ: для сжигания угля с образованием СО2 - не хватит,
для сжигания угля с образованием СО - хватит
1. 1. Добавляем во все пробирки кислоту, не обязательно сильную, напр. уксусную. Где карбонат калия, там будет выделятся CO2:
K2CO3+2CH3COOH=2CH3COOK++CO2+H2O
2. В две оставшиеся пробирки добавляем щелочи (KOH). Где был хлорид аммония, выделится аммиак с характерным запахом:
NH4Cl+KOH=NH3+KCl+H2O
3. В последней пробирке остается хлорид натрия, который не взаимодействовал с кислотой или щелочью.
2. 1. Добавляем во все пробирки пару капель серной кислоты. Где был хлорид бария, выпадет белый осадок. В остальных ничего не произойдет.
BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl
2. В оставшиеся пробирки добавляем щелочи в недостатке. В двух из них выпадут осадки (гидрат оксида железа и гидроксид алюминия). Где осадка нет, там хлорид натрия
2FeCl3+6KOH=Fe2O3•3H2O↓+6KCl
AlCl3+3KOH=Al(OH)3↓+3KCl
3. В две пробирки с осадками приливаем теперь избыток щелочи. Где был хлорид железа/гидрат оксида железа, ничего не произойдёт. Где осадок растворится, там находился хлорид алюминия и его гидроксид соответственно:
Al(OH)3+3KOH=K3[Al(OH)6]