Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС | Страница 106

Для того чтобы определить, где находится водород, а где кислород, можно воспользоваться различием в плотности и горючести этих газов. Водород в 14,5 раза легче воздуха, а кислород тяжелее. Поэтому если оба цилиндра перевернуть отверстиями вниз, то из цилиндра с водородом газ быстро выйдет вверх, а из цилиндра с кислородом — медленно. Также можно провести эксперимент: поднести зажжённую спичку к небольшому количеству газа. Водород загорится с лёгким хлопком, а кислород усилит горение другого вещества (например, горящей лучины).

Водород легче воздуха, поэтому его переливают способом, при котором верхний сосуд находится ниже, а нижний — выше, чтобы водород стремился вверх. Такой способ называют переливанием вверх. Кислород, наоборот, тяжелее воздуха, поэтому его переливают вниз — то есть из сосуда, находящегося выше, в нижний. Это позволяет избежать утечки газа.

а) (RuO + H₂ → Ru + H₂O)

б) (Fe₃O₄ + 4H₂ → 3Fe + 4H₂O)

в) (WO₃ + 3H₂ → W + 3H₂O)

Во всех этих реакциях водород играет роль восстановителя. Он отнимает кислород у оксидов металлов, восстанавливая их до чистых металлов. Сам при этом водород окисляется, превращаясь в воду. Металлы, в свою очередь, теряют кислород и восстанавливаются до свободных форм.

Водород будет реагировать с серой, оксидом железа(III), медью и кислородом.

Сера: (H₂ + S → H₂S)

Оксид железа(III): (Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O)

Медь (в виде оксида): (CuO + H₂ → Cu + H₂O)

Кислород: (2H₂ + O₂ → 2H₂O)

С водой и аммиаком при обычных условиях водород не вступает в химическую реакцию, но при высоких температурах и в присутствии катализатора из водорода и азота может образовываться аммиак:

(N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃)

В живых системах водород входит в состав всех органических веществ, включая белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Он содержится в воде, которая необходима для всех биохимических процессов. В процессе фотосинтеза растения используют водород (из воды), чтобы образовывать органические вещества и кислород.

В технике водород широко используется как топливо — в ракетных двигателях и в водородных автомобилях. Он применяется в производстве аммиака, при гидрировании растительных масел, для резки и сварки металлов, в получении соляной кислоты и в качестве восстановителя при получении металлов из их оксидов.

Таким образом, водород — важнейший элемент как для биологии, так и для химической промышленности и энергетики будущего.

5. III

6. II

7. I

8. IV

Пояснение: В молекуле аммиака (NH₃) атом водорода соединён с атомом азота одинарной ковалентной связью. У водорода всегда валентность I, поскольку он может образовывать только одну связь — у него один электрон. Азот в этом соединении проявляет валентность III.

5. свинец

6. водород

7. оксид свинца(IV)

8. вода

Пояснение: В этой реакции водород восстанавливает оксид свинца(IV) PbO₂ до металлического свинца, при этом сам окисляется до воды (H₂O). Следовательно, водород — это восстановитель, потому что он отдаёт электроны, а свинец в составе оксида восстанавливается (получает электроны).

5. HgO + C =

6. HgO + H₂ =

7. HgO + Al =

8. HgO + CO =

Пояснение: В уравнении HgO + H₂ → Hg + H₂O происходит восстановление оксида ртути (HgO) водородом. В результате реакции образуется металлическая ртуть (Hg) и вода (H₂O). Это окислительно-восстановительная реакция, в которой водород является восстановителем.