ІІІ. Вивчення нового матеріалу. Хімічні властивості водню.

Хімічні властивості водню.

Атоми Гідрогену в молекулах водню сполучені між собою міцним ковалентним неполярним зв’язком. Тому за стандартних умов водень хімічно інертний і взаємодіє лише з найактивнішим неметалом — фтором, з іншими речовинами — при нагріванні, освітленні або наявності каталізатора.

1. Взаємодія з неметалами.

2e

Н₂⁰ + Сl₂⁰ → 2H⁺ Cl^- Н₂ + Si =

Н₂⁰ – 2е → 2H⁺ 2 1 – відновник Н₂ + Р =

2

Сl₂⁰ +2 е → 2Cl^- 2 1 – окисник

6e

_{-3 +}

3Н₂⁰ + N₂⁰ → 2NH₃

4e

_{-4 +}

2Н₂⁰ +C⁰ → CH₄

H2 - відновник

Чистий водень горить світло-блакитним полум’ям. (перегляд відеодосліду)

4e

_{+ -2}

2Н₂⁰+ О₂⁰ → 2Н₂О

Гримучий газ

Суміш водню з киснем або повітрям здатна вибухати, а чистий водень горить спокійно. Особливо сильно вибухає суміш, яка складається з двох об’ємів водню і одного об’єму кисню, - так званий гримучий газ.

Здатність суміші водню з киснем або повітрям вибухати використовується для перевірки водню на чистоту. Для цього збирають водень у пробірку, тримаючи її догори дном, і підносять отвором до полум’я. Оскільки в пробірці збирається мало водню, то відбувається вибух невеликої сили, цілком безпечний. Якщо водень чистий, вибух супроводжується характерним приглушеним звуком «п-пах», а якщо не чистий – то різким «гавкаючим» звуком. (перегляд відеодосліду або демонстрація)

Для хімічних реакцій використовують чистий водень.

1. Взаємодіє з лужними і лужноземельними металами утворюючи гідриди.

^2е _{+ -}

2Na⁰ + H₂⁰ → 2NaH

^{натрій гідрид}

Na⁰ – 1е → Na⁺ 1 2 – відновник

H₂⁰ + 2е → 2H^- 2 1 – окисник

^2е _{+2 -}

Сa⁰ + H₂⁰ → СaH₂

^{кальцій гідрид}

Н2 – окисник

1. Взаємодія з оксидами металічних елементів (як правило, d-елементів)

Водень відновлює метали з їх оксидів (виняток – оксиди лужних і лужноземельних металів)

Демонстрація досліду (або відеодослід)

_{+2 -2 0 t 0 + -2}

СuO +H₂ → Cu + H₂O

Cu⁺² + 2e → Cu⁰ 2 1 – окисник

H₂⁰ – 2e → 2H⁺ 2 1- відновник

_6e

_{+6 -2 0 0 + -2}

WO₃ + 3H₂ → W + 3H₂O

1. Реакції гідрування (гідрогенізації) з органічними речовинами, що мають кратні зв’язки.

(приєднання водню)

_Pt

СН₂ = СН₂ + Н₂ → СН₃ – СН₃

^етилен _Pt ^етан

СН ≡ СН + 2Н₂ → СН₃ – СН₃

^{ацетилен етан}

Застосування водню.

Другу колонку таблиці заповнюють учні під керівництвом учителя.

Галузі використання водню	Властивості водню
Добування амоніаку, хлороводню, метанолу.	3Н2 + N2 → 2NH3 Н2 + Сl2 → 2HCl СО + 2Н2 → СН3ОН
Відновлення тугоплавких металів з їх оксидів (W, Mo) в металургії.	WO3 + 3H2 → W + 3H2O
Гідрування органічних сполук (гідрогенізація жирів)	олія + Н2 → маргарин
Зварювання й різання металів	2Н2+ О2 → 2Н2О + Q Водень горить з виділенням великої кількості теплоти
Для наповнення аеростатів, дерижаблей (в суміші з Не)	Водень – найлегший газ
6. Д і Т – в атомній енергетиці як термоядерне паливо.
Н2 – екологічно чисте паливо майбутнього	2Н2+ О2 → 2Н2О (вода, що утворюється під час реакції, не забруднює навколишнє середовище)

Це цікаво!

У 1889 р. Харківський біохімік К. Данилевський побудував перший в світі керований повітряний аппарат, у якому використовувався балон з воднем.

У 1937 р. Німецький дирижабль «Гінденбург», найбільший у світі на той час, загинув внаслідок вибуху водню. Ця катастрофа поклала край ері водневих дирижаблів.