Завдання 1
Доведи або спростуй твердження: «Гідроген — найпоширеніший хімічний елемент у Всесвіті».
Атоми Гідрогену становлять 92 % атомів у Всесвіті. Водень — основний компонент зір і міжзоряного простору, міститься в космічних туманностях, трапляється на деяких планетах Сонячної системи.
Завдання 2
Запиши формули речовин у послідовності зменшення масової частки Гідрогену: СН4, С6Н12О6, NH3.
w1(H)=4Ar(H): Mr(CH4) = 4 : 16 = 0,25
w2(H)=12Ar(H): Mr(C6H12O6) = 12 : 180 = 0,07
w3(H)=3Ar(H): Mr(NH3) = 3 : 17 = 0,18
0,25; 0,18; 0,07
Відповідь: СН4, NH3, C6H12O6.
Завдання 3
Вибери малюнки правильного способу добування та збирання водню. Обґрунтуй свій вибір.
Мал. а) водень легший від повітря, тому, збираючи сетодом витісненням повітря, пробірку треба тримати отвором донизу.
Мал. б) водень погано розчиняється у воді, тому його можна зібрати способом витісненням води.
Завдання 4
Водень — легкий горючий газ. Як перевірити це твердження?
До отвору пробірки з воднем, зібраним методом витісненням повітря (водень легший за повітря), піднести запалений сірник. Водень загоряється з чутним вибухом.
Завдання 5
Які об’єми водню і кисню (н. у.) взаємодіють з утворенням води масою 27 г?
Відомо: m(H2O) = 27 г
Знайти: V(H2) – ?, V(O2) – ?
Розв’язання
M(H2O)=18 г/моль
n(H2O) = m(H2O) : M(H2O) = 27 г : 18 г/моль = 1,5 моль
Записуємо рівняння реакції: 2H2 + O2 = 2H2O
n(H2):n(H2O)=2:2=1:1, звідси n(H2) = n(H2O) = 1,5 моль
n(О2):n(H2O) = 1 : 2, звідси n(O2) = n(H2O) : 2 = 1,5 моль : 2 = 0,75 моль
Обчислюємо об'єм кисню і водню.
V(H2) = n(H2) • Vm = 1,5 моль • 22,4 л/моль = 33,6 л
V(О2) = n(О2) • Vm = 0,75 моль • 22,4 л/моль = 16,8 л
Відповідь: 33,6 л Н2 і 16,8 л О2.
Завдання 6
Запиши хімічне рівняння взаємодії заліза із хлоридною кислотою, якщо один із продуктів реакції — ферум (ІІ) хлорид. Скориставшись записаним рівнянням, склади умову задачі на обчислення з використанням кількісних співвідношень речовин у цій хімічній реакції та розв’яжи задачу.
Який об’єм водню (н.у.) виділиться під час взаємодії заліза із хлоридної кислотою (н.у.), якщо утворився ферум (ІІ) хлорид кількістю речовини 2 моль?
Відомо: n(FeCl2) = 2 моль
Знайти: V(H2) – ?
Розв’язання
Записуємо рівняння реакції: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
n(FeCl2):n(H2)=1:1, звідси n(H2) = n(FeCl2) = 2 моль
Обчислюємо об'єм водню.
V(H2) = n(H2) • Vm = 2 моль • 22,4 л/моль = 44,8 л
Відповідь: 44,8 Н2.
Завдання 7
Близько ста років тому водень використовували для наповнення повітряних куль. Однак сучасні повітряні кулі наповнюють іншим газом — гелієм. На якій властивості водню ґрунтувалося його використання в наведеному прикладі? Які ризики, пов’язані з використанням водню для повітряних мандрівок, спонукали до його заміни гелієм?
Використання водню для наповнення повітряних куль ґрунтувалося на фізичній властивості: малій густині (легкий газ). Водень — горючий газ, його суміші з повітрям вибухають, а суміш водню з киснем у пропорції 2:1 називають «гримучим газом». Після трагедії великого дирижабля «Гінденбург» водень в повітроплаванні замінили гелієм.
Завдання 8
Схарактеризуй фізичні та хімічні властивості водню, які роблять його перспективним паливом. Чому водень вважається екологічно чистим джерелом енергії?
Рідкий водень використовується як вид ракетного палива, а стиснений — як паливо для двигунів автомобілів.
Водень горить з утворенням великої температури полум'я, тому реакцію горіння водню в чистому кисні застосовують для різання і зварювання металів, у двигунах космічних кораблів.
У металургії водень застосовують для відновлення з руд цінних металів, у харчовій промисловості — для перетворення рідких рослинних олій на тверді жири (маргарин).
Водень вважаєтьс екологічно чистим паливом, тому що продуктом його горіння є вода.