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:
1. В первой задаче даны 2 соли, которые реагируют с гидроксидом натрия, однако в условии сказано, что гидроксид натрия взят в избытке, поэтому образовавшийся осадок гидроксида алюминия будет взаимодействовать с гидроксидом натрия и лишь гидроксид меди (ІІ) ,будет в осадке. По уравнению реакции вычислим массу хлорида меди (ІІ): CuCl2 + 2NaOH => Cu(OH)2↓ + 2NaCl 135 г 98 г х г 2,4 г х=m(CuCl2)=3.3 г m(AlCl3) = 10 г - 3,3 г = 6,7 г
2. Вычислим количество в-в реагентов: η(NH₃)=0.56 л/22,4 л/моль = 0,025 моль η(H₂SO₄) = 2,45 г/98 г/моль = 0,025 моль η(NH₃) :η(H₂SO₄) = 0.025 моль:0,025 моль = 1:1 Составляем уравнение химической реакции и вычисляем 100% выход соли: NH₃ + H₂SO₄ => NH₄HSO₄ - гидросульфат аммония Из уравнения реакции видно, что при взаимодействии 0,025 моль аммиака с 0,025 моль серной кислоты при 100% выходе мы получим 0,025 моль гидросульфата аммония m(NH₄HSO₄) = 115 г/моль×0,025 моль = 2,875 г Теперь определим выход продукта реакции: N=2,5/2,875×100% ≈ 87%
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:
CuCl2 + 2NaOH => Cu(OH)2↓ + 2NaCl
135 г 98 г
х г 2,4 г
х=m(CuCl2)=3.3 г
m(AlCl3) = 10 г - 3,3 г = 6,7 г
2. Вычислим количество в-в реагентов:
η(NH₃)=0.56 л/22,4 л/моль = 0,025 моль
η(H₂SO₄) = 2,45 г/98 г/моль = 0,025 моль
η(NH₃) :η(H₂SO₄) = 0.025 моль:0,025 моль = 1:1
Составляем уравнение химической реакции и вычисляем 100% выход соли:
NH₃ + H₂SO₄ => NH₄HSO₄ - гидросульфат аммония
Из уравнения реакции видно, что при взаимодействии 0,025 моль аммиака с 0,025 моль серной кислоты при 100% выходе мы получим 0,025 моль гидросульфата аммония
m(NH₄HSO₄) = 115 г/моль×0,025 моль = 2,875 г
Теперь определим выход продукта реакции:
N=2,5/2,875×100% ≈ 87%