Завдання 1
У промисловості водень одержують паровою конверсією природного газу (метану) і електролізом води.
Зелений водень — це водень, отриманий електролізом за умови, що електроенергія для цього процесу береться з відновлюваних джерел (сонячна, вітрова енергія).
У лабораторії водень одержують взаємодією металу з кислотою за реакцією заміщення.
Завдання 2
Які речовини використовують для одержання водню в лабораторії? Метали і розчини сильних кислот.
Як зібрати водень? На яких його властивостях ґрунтується використання цих методів?
Оскільки водень малорозчинний у воді і не реагує з нею, то його можна збирати методом витіснення води.
Оскільки водень легший за повітря, то пробірку треба тримати отвором униз, збираючи його способом витісненням повітря.
Гримучий газ — це суміш водню з киснем (у співвідношенні: два об’єми водню й 1 об’єм кисню
У скільки разів водень легший за азот? У 14 разів.
Mr(N2):Mr(H2)= 28 : 2 = 14
Завдання 3
Доведіть, що Гідроґен є найпоширенішим елементом у Всесвіті.
Кількість атомів Гідроґену в Всесвіті становить близько 88,3% від усієї кількості атомів.
Завдання 4
Опишіть фізичні властивості водню.
Водень — найлегший газ, безбарвний, без запаху, нетоксичний, погано розчиняється у воді, горить блідо-блакитним полум’ям. За температури –253°С газуватий водень перетворюється в безбарвну легку рідину; за температури –259°С — твердне.
Завдання 5
Розгляньте мал.19.3 і поясніть основні етапи (точки на лінії) одержання водню та сфери його використання.
1. Відновлювані джерела (сонячна, вітрова енергія).
2. Одержання зеленого водню електрізом води.
3. Скраплення водню і збирання в спеціальні балони.
4. Транспортування водню на заправки.
5. Використання водню транспортом.
Завдання 6
Які властивості водню роблять його придатним для використання як палива?
Швидко запалюється, згоряючи, не утворює шкідливі викиди в довкілля.
Завдання 7
Чому водень вважають екологічно чистим паливом? Які продукти утворюються під час його спалювання? Запишіть рівняння реакції.
Бо при повному згорянні водню утворюється вода (водяна пара), а не шкідливі викиди оксидів чи сульфідів.
2H2 + O2 = 2H2O
Завдання 8
Перетворіть запропоновані схеми реакцій на рівняння. Спрогнозуйте, який із запропонованих металів швидше взаємодіятиме з хлоридною кислотою?
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
Магній швидше взаємодіятиме з хлоридною кислотою.
Завдання 9
Під час електролізу води одержали кисень масою 288 г та водень масою 36 г. Обчисліть масу (г) води, яка розклалася.
Відомо: m(O2)=288 г, m(H2)=36 г.
Знайти: m(H2O)–?
Розв'язання
За законом збереження маси речовин:
m(H2O)=m(O2) + m(H2) = 36 г + 288 г = 324 г
Відповідь: 324 г.
Завдання 10
Обчисліть масу (г) водню, об'єм якого 112 л (н.у.).
Дано: V(H2)=112 л
Знайти: m(H2)–?
Розв'язання
Обчислюємо кількість речовини водню.
n(H2) = V(H2) : Vm = 112 л : 22,4 л/моль = 5 моль
Обчислюємо масу водню.
M(H2)=2 г/моль
m(H2) = n(H2) • M(H2) = 5 моль • 2 г/моль = 10 г
Відповідь: 10 г.
Завдання 11
Обчисліть об’єм (м3) кисню, який потрібно використати для спалювання водню об’ємом 1,12 м3.
Відомо: V(H2) = 1,12 м3
Знайти: V(O2)–?
Розв'язання
Записуємо рівняння реакції:
1,12 м3 x м3
2H2 + O2 = 2H2O
2 м3 1 м3
1,12 м3 / 2 м3 = x м3 / 1 м3, звідси
х = V(O2) = 1,12 м3 • 1 м3 : 2 м3 = 0,56 м3
Відповідь: 0,56 м3 кисню.
Завдання 12
Обчисліть масу (г) заліза, яке реагує з хлоридною кислотою, за схемою Fe + HCl → FeCl2 + H2↑, якщо в результаті реакції виділився водень кількістю речовини 8 моль.
Відомо: n(H2) = 8 моль
Знайти: m(Fe)–?
Розв'язання
Записуємо рівняння реакції:
х моль 8 моль
Fe +2HCl = FeCl2 + H2↑
1 моль 1 моль
х = n(Fe) = 8 моль
Обчислюємо масу заліза.
M(Fe)=56 г/моль
m(Fe) = n(Fe) • M(Fe) = 8 моль • 56 г/моль = 448 г
Відповідь: 448 г заліза.
Завдання 13
Обчисліть об’єм (л) водню (н.у.), який виділяється під час взаємодії цинку масою 6,5 г із розведеною сульфатною кислотою за схемою Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑.
Дано: m(Zn)=6,5 г
Знайти: V(H2)–?
Розв'язання
Обчислюємо кількість речовини цинку.
M(Zn)=65 г/моль
n(Zn) = m(Zn) : M(Zn) = 6,5 г : 65 г/моль = 0,1 моль
Записуємо рівняння реакції:
0,1 моль x моль
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
1 моль 1 моль
x =n(H2) = 0,1 моль
Обчислюємо об'єм водню.
V(H2) = n(H2) • Vm = 0,1 моль • 22,4 л/моль = 2,24 л
Відповідь: 2,24 л водню.
Завдання 14
Розгадайте кросворд.
1. Речовина, електролізом якої одержують водень. ВОДА
2. Хімічний елемент, два атоми якого утворюють найлегшу просту речовину. ВОДЕНЬ
3. Прізвище вченого, що відкрив водень. КАВЕНДІШ
4. Проста речовина, утворена металічним елементом. МЕТАЛ
5. Нова, перспективна галузь застосування водню. ЕНЕРГЕТИКА
6. Речовина, яка утворює з воднем гримучий газ. КИСЕНЬ
Перевірте себе
Вправа 1 Перейдіть на сайт і дослідіть історію використання водню.
1 Англійський фізик та хімік Майкл Фарадей. Вивчав електроліз та використовував цей процес для отримання водню
2 Використання водню для заровнення дирижаблів
3 Трагедія з повітряним судном «Гінденбург».
5 Використання водню в космічних апаратах програми pollo для виробництва електроенергії та води.
4 Перші комерційно доступні автомобілі з водневими елементами.
5 Використання водню в космічних апаратах програми pollo для виробництва електроенергії та води.
6 Країни по всьому світу активно інвестують у дослідження та розробку водневих технологій.
Вправа 2 Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є в даних твердженнях:
1) Водень одержують розкладом гідроґен пероксиду води.
2) Водень — газ, легший за кисень, але не важчий за повітря.