Wasserstoff – was ist das für ein Stoff? Chemische und physikalische Eigenschaften von Wasserstoff. Chemische Eigenschaften von Wasserstoff: Eigenschaften und Anwendungen Wasserstoffchemie einladen phtml
Schauen wir uns an, was Wasserstoff ist. Die chemischen Eigenschaften und die Herstellung dieses Nichtmetalls werden im Schulfach Anorganische Chemie erlernt. Dieses Element steht an der Spitze des Periodensystems von Mendelejew und verdient daher eine ausführliche Beschreibung.
Kurzinfo zum Öffnen eines Elements
Bevor wir uns mit den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasserstoff befassen, wollen wir herausfinden, wie dieses wichtige Element gefunden wurde.
Chemiker des 16. und 17. Jahrhunderts erwähnten in ihren Schriften wiederholt das brennbare Gas, das freigesetzt wird, wenn Säuren aktiven Metallen ausgesetzt werden. In der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts gelang es G. Cavendish, dieses Gas zu sammeln und zu analysieren, was ihm den Namen "brennbares Gas" gab.
Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasserstoff wurden damals nicht untersucht. Erst Ende des 18. Jahrhunderts gelang es A. Lavoisier, durch Analyse festzustellen, dass dieses Gas durch die Analyse von Wasser gewonnen werden kann. Wenig später begann er, das neue Element Wasserstoff zu nennen, was "Wasser gebären" bedeutet. Wasserstoff verdankt seinen modernen russischen Namen M. F. Solovyov.
In der Natur sein
Die chemischen Eigenschaften von Wasserstoff können nur anhand seines Vorkommens in der Natur analysiert werden. Dieses Element kommt in der Hydro- und Lithosphäre vor und ist auch Bestandteil von Mineralien: Erdgas und Begleitgas, Torf, Öl, Kohle, Ölschiefer. Es ist schwer vorstellbar, dass ein Erwachsener nicht weiß, dass Wasserstoff ein wesentlicher Bestandteil von Wasser ist.
Darüber hinaus kommt dieses Nichtmetall in tierischen Organismen in Form von Nukleinsäuren, Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten vor. Auf unserem Planeten kommt dieses Element nur selten in freier Form vor, vielleicht nur in natürlichem und vulkanischem Gas.
Wasserstoff macht in Form von Plasma etwa die Hälfte der Masse von Sternen und der Sonne aus und ist auch Bestandteil des interstellaren Gases. In freier Form sowie in Form von Methan, Ammoniak ist dieses Nichtmetall beispielsweise in Kometen und sogar einigen Planeten vorhanden.
Physikalische Eigenschaften
Bevor wir die chemischen Eigenschaften von Wasserstoff betrachten, stellen wir fest, dass es sich unter normalen Bedingungen um eine gasförmige Substanz handelt, die leichter als Luft ist und mehrere Isotopenformen aufweist. Es ist in Wasser nahezu unlöslich und hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Protium mit der Massenzahl 1 gilt als seine leichteste Form. Tritium, das radioaktive Eigenschaften hat, wird in der Natur aus atmosphärischem Stickstoff gebildet, wenn Neuronen es UV-Strahlen aussetzen.
Merkmale der Struktur des Moleküls
Um die chemischen Eigenschaften von Wasserstoff und die für ihn charakteristischen Reaktionen zu betrachten, wollen wir uns mit den Merkmalen seiner Struktur befassen. Dieses zweiatomige Molekül hat eine kovalente unpolare chemische Bindung. Die Bildung von atomarem Wasserstoff ist möglich, wenn aktive Metalle mit sauren Lösungen wechselwirken. Aber in dieser Form kann dieses Nichtmetall nur für einen unbedeutenden Zeitraum existieren, fast sofort rekombiniert es in eine molekulare Form.
Chemische Eigenschaften
Betrachten Sie die chemischen Eigenschaften von Wasserstoff. In den meisten Verbindungen, die dieses chemische Element bildet, weist es eine Oxidationsstufe von +1 auf, was es aktiven (Alkali-)Metallen ähnlich macht. Die wichtigsten chemischen Eigenschaften von Wasserstoff, die ihn als Metall charakterisieren:
- Wechselwirkung mit Sauerstoff zur Bildung von Wasser;
- Reaktion mit Halogenen, begleitet von der Bildung von Halogenwasserstoff;
- Bildung von Schwefelwasserstoff in Verbindung mit Schwefel.
Unten ist die Reaktionsgleichung, die die chemischen Eigenschaften von Wasserstoff charakterisiert. Wir weisen darauf hin, dass es als Nichtmetall (mit der Oxidationsstufe -1) nur bei der Reaktion mit aktiven Metallen wirkt und mit diesen die entsprechenden Hydride bildet.
Wasserstoff bei normaler Temperatur interagiert nicht aktiv mit anderen Substanzen, daher werden die meisten Reaktionen erst nach dem Vorheizen durchgeführt.
Lassen Sie uns näher auf einige chemische Wechselwirkungen des Elements eingehen, das das Periodensystem der chemischen Elemente von Mendeleev anführt.
Die Reaktion der Wasserbildung geht mit der Freisetzung von 285,937 kJ Energie einher. Bei erhöhten Temperaturen (mehr als 550 Grad Celsius) wird dieser Vorgang von einer starken Explosion begleitet.
Unter den chemischen Eigenschaften von gasförmigem Wasserstoff, die eine bedeutende Anwendung in der Industrie gefunden haben, ist seine Wechselwirkung mit Metalloxiden von Interesse. In der modernen Industrie werden Metalloxide durch katalytische Hydrierung verarbeitet, beispielsweise wird reines Metall aus Eisenzunder isoliert (Eisenmischoxid). Dieses Verfahren ermöglicht eine effiziente Verarbeitung von Metallschrott.
Auch die Synthese von Ammoniak, bei der Wasserstoff mit Luftstickstoff wechselwirkt, ist in der modernen chemischen Industrie gefragt. Unter den Bedingungen für das Auftreten dieser chemischen Wechselwirkung stellen wir Druck und Temperatur fest.
Fazit
Wasserstoff ist unter normalen Bedingungen eine inaktive chemische Substanz. Mit steigender Temperatur nimmt seine Aktivität deutlich zu. Dieser Stoff ist in der organischen Synthese gefragt. Beispielsweise können durch Hydrierung Ketone zu sekundären Alkoholen reduziert und Aldehyde in primäre Alkohole umgewandelt werden. Außerdem können durch Hydrierung ungesättigte Kohlenwasserstoffe der Ethylen- und Acetylen-Klasse in gesättigte Verbindungen der Methanreihe umgewandelt werden. Wasserstoff gilt zu Recht als einfacher Stoff, der in der modernen Chemieproduktion nachgefragt wird.
Wasserstoff H ist ein chemisches Element, eines der häufigsten in unserem Universum. Die Masse von Wasserstoff als Element in der Zusammensetzung von Substanzen beträgt 75% des Gesamtgehalts an Atomen eines anderen Typs. Es ist in der wichtigsten und lebenswichtigsten Verbindung auf dem Planeten enthalten - Wasser. Eine Besonderheit von Wasserstoff ist auch, dass es das erste Element im Periodensystem der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev ist.
Entdeckung und Erforschung
Die ersten Erwähnungen von Wasserstoff in den Schriften von Paracelsus stammen aus dem 16. Jahrhundert. Aber seine Isolierung aus dem Gasgemisch Luft und die Untersuchung der brennbaren Eigenschaften wurden bereits im 17. Jahrhundert von dem Wissenschaftler Lemery durchgeführt. Wasserstoff wurde von einem englischen Chemiker, Physiker und Naturforscher gründlich untersucht, der experimentell bewies, dass die Masse von Wasserstoff im Vergleich zu anderen Gasen die kleinste ist. In den folgenden Phasen der Entwicklung der Wissenschaft arbeiteten viele Wissenschaftler mit ihm zusammen, insbesondere Lavoisier, der ihn als "Geburt des Wassers" bezeichnete.
Merkmal entsprechend der Position in der PSCE
Das Element, das das Periodensystem von D. I. Mendeleev eröffnet, ist Wasserstoff. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Atoms weisen eine gewisse Dualität auf, da der Wasserstoff gleichzeitig der ersten Gruppe, der Hauptuntergruppe, zugeordnet wird, wenn er sich wie ein Metall verhält und bei einer chemischen Reaktion ein einzelnes Elektron abgibt, und der siebtens - bei vollständiger Füllung der Valenzschale, dh Empfang negatives Teilchen, das es als ähnlich wie Halogene charakterisiert.
Merkmale der elektronischen Struktur des Elements
Die Eigenschaften der komplexen Substanzen, in denen es enthalten ist, und der einfachsten Substanz H 2 werden hauptsächlich durch die elektronische Konfiguration des Wasserstoffs bestimmt. Das Teilchen hat ein Elektron mit Z = (-1), das auf seiner Umlaufbahn um den Kern rotiert und ein Proton mit Einheitsmasse und positiver Ladung (+1) enthält. Seine elektronische Konfiguration wird als 1s 1 geschrieben, was das Vorhandensein eines negativen Teilchens im allerersten und einzigen s-Orbital für den Wasserstoff bedeutet.
Wenn ein Elektron abgelöst oder abgegeben wird und ein Atom dieses Elements eine solche Eigenschaft hat, dass es mit Metallen verwandt ist, wird ein Kation erhalten. Tatsächlich ist das Wasserstoffion ein positives Elementarteilchen. Daher wird ein Wasserstoff ohne Elektron einfach als Proton bezeichnet.
Physikalische Eigenschaften
Kurz gesagt, Wasserstoff ist ein farbloses, schwerlösliches Gas mit einer relativen Atommasse von 2, 14,5-mal leichter als Luft, mit einer Verflüssigungstemperatur von -252,8 Grad Celsius.
Aus Erfahrung ist leicht ersichtlich, dass H2 am leichtesten ist. Dazu reicht es aus, drei Kugeln mit verschiedenen Substanzen zu füllen - Wasserstoff, Kohlendioxid, gewöhnliche Luft - und sie gleichzeitig aus Ihrer Hand zu lösen. Der mit CO 2 gefüllte wird schneller als jeder andere den Boden erreichen, danach wird er mit einem Luftgemisch aufgeblasen herunterfallen, und der mit H 2 gefüllte wird zur Decke steigen.
Die geringe Masse und Größe der Wasserstoffpartikel rechtfertigen ihre Fähigkeit, verschiedene Substanzen zu durchdringen. Am Beispiel des gleichen Balls ist dies leicht zu überprüfen, in ein paar Tagen wird er sich selbst entleeren, da das Gas einfach durch den Gummi strömt. Außerdem kann sich Wasserstoff in der Struktur einiger Metalle (Palladium oder Platin) ansammeln und bei steigender Temperatur daraus verdampfen.
Die Eigenschaft der geringen Löslichkeit von Wasserstoff wird in der Laborpraxis genutzt, um ihn durch die Methode der Wasserstoffverdrängung zu isolieren (die nachstehende Tabelle enthält die wichtigsten Parameter), um den Anwendungsbereich und die Herstellungsverfahren zu bestimmen.
| Parameter eines Atoms oder Moleküls einer einfachen Substanz | Bedeutung |
| Atommasse (Molmasse) | 1,008 g/mol |
| Elektronische Konfiguration | 1s 1 |
| Kristallzelle | Sechseckig |
| Wärmeleitfähigkeit | (300 K) 0,1815 W/(mK) |
| Dichte bei n. j. | 0,08987 g/l |
| Siedetemperatur | -252,76 °C |
| Spezifische Verbrennungswärme | 120,9 10 6 J/kg |
| Schmelztemperatur | -259,2 °C |
| Löslichkeit in Wasser | 18,8 ml/l |
Isotopenzusammensetzung
Wie viele andere Vertreter des Periodensystems der chemischen Elemente hat Wasserstoff mehrere natürliche Isotope, dh Atome mit der gleichen Anzahl von Protonen im Kern, aber einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen - Teilchen mit Nullladung und Einheitsmasse. Beispiele für Atome mit ähnlichen Eigenschaften sind Sauerstoff, Kohlenstoff, Chlor, Brom und andere, einschließlich radioaktiver.
Die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff 1 H, dem häufigsten Vertreter dieser Gruppe, unterscheiden sich erheblich von den gleichen Eigenschaften seiner Gegenstücke. Insbesondere unterscheiden sich die Eigenschaften der Stoffe, in denen sie enthalten sind. Es gibt also gewöhnliches und deuteriertes Wasser, das in seiner Zusammensetzung anstelle eines Wasserstoffatoms mit einem einzigen Proton Deuterium 2 H enthält - sein Isotop mit zwei Elementarteilchen: positiv und ungeladen. Dieses Isotop ist doppelt so schwer wie gewöhnlicher Wasserstoff, was den grundlegenden Unterschied in den Eigenschaften der Verbindungen erklärt, aus denen sie bestehen. In der Natur ist Deuterium 3200-mal seltener als Wasserstoff. Der dritte Vertreter ist Tritium 3 H, im Kern hat es zwei Neutronen und ein Proton.
Methoden zur Gewinnung und Isolierung
Labor- und Industriemethoden sind sehr unterschiedlich. So wird Gas in kleinen Mengen hauptsächlich durch Reaktionen gewonnen, an denen Mineralien beteiligt sind, und in der großtechnischen Produktion wird mehr auf organische Synthese zurückgegriffen.
Die folgenden chemischen Wechselwirkungen werden im Labor verwendet:
Im industriellen Interesse wird Gas durch folgende Methoden gewonnen:
- Thermische Zersetzung von Methan in Gegenwart eines Katalysators in seine Bestandteile einfache Substanzen (350 Grad erreichen den Wert eines solchen Indikators wie Temperatur) - Wasserstoff H 2 und Kohlenstoff C.
- Durchleiten von dampfförmigem Wasser durch Koks bei 1000 Grad Celsius unter Bildung von Kohlendioxid CO 2 und H 2 (die gebräuchlichste Methode).
- Umwandlung von gasförmigem Methan auf einem Nickelkatalysator bei einer Temperatur von 800 Grad.
- Wasserstoff ist ein Nebenprodukt bei der Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Kalium- oder Natriumchloriden.
Chemische Wechselwirkungen: allgemeine Bestimmungen
Die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff erklären weitgehend sein Verhalten in Reaktionsprozessen mit der einen oder anderen Verbindung. Die Wertigkeit des Wasserstoffs ist 1, da er in der ersten Gruppe des Periodensystems steht und der Oxidationsgrad einen anderen aufweist. In allen Verbindungen außer Hydriden ist Wasserstoff in s.o. = (1+), in Molekülen wie XH, XH 2, XH 3 - (1-).
Das Wasserstoffgasmolekül, das durch Bildung eines verallgemeinerten Elektronenpaars gebildet wird, besteht aus zwei Atomen und ist energetisch ziemlich stabil, weshalb es unter normalen Bedingungen etwas träge ist und Reaktionen eingeht, wenn sich die normalen Bedingungen ändern. Je nach Oxidationsgrad von Wasserstoff in der Zusammensetzung anderer Stoffe kann er sowohl als Oxidationsmittel als auch als Reduktionsmittel wirken.
Stoffe, mit denen Wasserstoff reagiert und entsteht
Elementarwechselwirkungen zur Bildung komplexer Substanzen (oft bei erhöhten Temperaturen):
- Alkali- und Erdalkalimetall + Wasserstoff = Hydrid.
- Halogen + H 2 = Halogenwasserstoff.
- Schwefel + Wasserstoff = Schwefelwasserstoff.
- Sauerstoff + H 2 = Wasser.
- Kohlenstoff + Wasserstoff = Methan.
- Stickstoff + H 2 = Ammoniak.
Wechselwirkung mit komplexen Stoffen:
- Gewinnung von Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff.
- Rückgewinnung von Metallen aus ihren Oxiden mit H 2 .
- Wasserstoffsättigung ungesättigter aliphatischer Kohlenwasserstoffe.
Wasserstoffverbindung
Die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff sind so, dass es ihm in Kombination mit einem elektronegativen Element ermöglicht, eine spezielle Art von Bindung mit demselben Atom von benachbarten Molekülen zu bilden, die ungeteilte Elektronenpaare haben (z. B. Sauerstoff, Stickstoff und Fluor). Das klarste Beispiel, an dem es besser ist, ein solches Phänomen zu betrachten, ist Wasser. Man kann sagen, dass es mit Wasserstoffbrückenbindungen verbunden ist, die schwächer als kovalente oder ionische sind, aber aufgrund der Tatsache, dass es viele davon gibt, haben sie einen signifikanten Einfluss auf die Eigenschaften der Substanz. Im Wesentlichen ist die Wasserstoffbindung eine elektrostatische Wechselwirkung, die Wassermoleküle zu Dimeren und Polymeren bindet, was zu seinem hohen Siedepunkt führt.
Wasserstoff in der Zusammensetzung von Mineralverbindungen
Alle enthalten ein Proton – ein Kation eines Atoms wie Wasserstoff. Eine Substanz, deren Säurerest eine Oxidationsstufe größer als (-1) hat, wird als mehrbasige Verbindung bezeichnet. Es enthält mehrere Wasserstoffatome, was die Dissoziation in wässrigen Lösungen mehrstufig macht. Jedes nachfolgende Proton löst sich immer schwieriger von der restlichen Säure. Entsprechend dem quantitativen Gehalt an Wasserstoff im Medium wird seine Acidität bestimmt.
Anwendung in menschlichen Aktivitäten
Flaschen mit einer Substanz sowie Behälter mit anderen verflüssigten Gasen wie Sauerstoff haben ein bestimmtes Aussehen. Sie sind dunkelgrün lackiert mit einem knallroten „Hydrogen“-Schriftzug. Gas wird unter einem Druck von etwa 150 Atmosphären in einen Zylinder gepumpt. Die physikalischen Eigenschaften des Wasserstoffs, insbesondere die Leichtigkeit des gasförmigen Aggregatzustands, werden genutzt, um Luftballons, Luftballons etc. mit Helium vermischt zu füllen.
Wasserstoff, dessen physikalische und chemische Eigenschaften die Menschen vor vielen Jahren zu nutzen gelernt haben, wird heute in vielen Branchen eingesetzt. Der größte Teil davon geht in die Produktion von Ammoniak. Wasserstoff ist auch an Oxiden (Hafnium, Germanium, Gallium, Silizium, Molybdän, Wolfram, Zirkonium und andere) beteiligt, die in der Reaktion als Reduktionsmittel, Blausäure und Salzsäure sowie als künstlicher flüssiger Brennstoff wirken. Die Lebensmittelindustrie verwendet es, um Pflanzenöle in feste Fette umzuwandeln.
Wir haben die chemischen Eigenschaften und die Verwendung von Wasserstoff in verschiedenen Prozessen der Hydrierung und Hydrierung von Fetten, Kohlen, Kohlenwasserstoffen, Ölen und Heizöl bestimmt. Mit ihrer Hilfe werden Edelsteine, Glühlampen hergestellt, Metallprodukte unter dem Einfluss einer Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme geschmiedet und geschweißt.
Wasserstoff wurde in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts von dem englischen Wissenschaftler auf dem Gebiet der Physik und Chemie G. Cavendish entdeckt. Es gelang ihm, einen Stoff in reinem Zustand zu isolieren, begann ihn zu studieren und beschrieb seine Eigenschaften.
Das ist die Geschichte der Entdeckung des Wasserstoffs. Während der Experimente stellte der Forscher fest, dass es sich um ein brennbares Gas handelt, bei dessen Verbrennung in Luft Wasser entsteht. Dies führte zur Bestimmung der qualitativen Zusammensetzung von Wasser.
Was ist wasserstoff
Wasserstoff als einfache Substanz wurde erstmals 1784 vom französischen Chemiker A. Lavoisier deklariert, da er feststellte, dass sein Molekül Atome des gleichen Typs enthält.
Der lateinische Name des chemischen Elements klingt wie Hydrogenium (sprich „Hydrogenium“), was „Wasser gebären“ bedeutet. Der Name bezieht sich auf die Verbrennungsreaktion, bei der Wasser entsteht.
Charakterisierung von Wasserstoff
Die Bezeichnung Wasserstoff N. Mendeleev wies diesem chemischen Element die erste Seriennummer zu und platzierte es in der Hauptuntergruppe der ersten Gruppe und der ersten Periode und bedingt in der Hauptuntergruppe der siebten Gruppe.
Das Atomgewicht (Atommasse) von Wasserstoff beträgt 1,00797. Das Molekulargewicht von H 2 beträgt 2 a. e) Die Molmasse ist ihr numerisch gleich.
Es wird durch drei Isotope mit einem besonderen Namen dargestellt: das häufigste Protium (H), schweres Deuterium (D) und radioaktives Tritium (T).
Es ist das erste Element, das auf einfache Weise vollständig in Isotope getrennt werden kann. Sie basiert auf dem hohen Massenunterschied von Isotopen. Das Verfahren wurde erstmals 1933 durchgeführt. Dies erklärt sich dadurch, dass erst 1932 ein Isotop mit der Masse 2 entdeckt wurde.
Physikalische Eigenschaften
Unter normalen Bedingungen ist eine einfache Substanz Wasserstoff in Form von zweiatomigen Molekülen ein Gas ohne Farbe, das weder Geschmack noch Geruch hat. Leicht löslich in Wasser und anderen Lösungsmitteln.
Kristallisationstemperatur - 259,2 o C, Siedepunkt - 252,8 o C. Der Durchmesser von Wasserstoffmolekülen ist so klein, dass sie die Fähigkeit haben, langsam durch eine Reihe von Materialien (Gummi, Glas, Metalle) zu diffundieren. Diese Eigenschaft wird genutzt, wenn es erforderlich ist, Wasserstoff von gasförmigen Verunreinigungen zu reinigen. Bei n. j. Wasserstoff hat eine Dichte von 0,09 kg/m3.
Ist es möglich, Wasserstoff in Analogie zu den Elementen der ersten Gruppe in ein Metall umzuwandeln? Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Wasserstoff unter Bedingungen, bei denen sich der Druck 2 Millionen Atmosphären nähert, beginnt, Infrarotstrahlen zu absorbieren, was auf die Polarisierung der Moleküle der Substanz hinweist. Vielleicht wird Wasserstoff bei noch höheren Drücken zu einem Metall.
Das ist interessant: Es wird angenommen, dass Wasserstoff auf den Riesenplaneten Jupiter und Saturn in Form eines Metalls vorliegt. Es wird angenommen, dass aufgrund des vom Erdmantel erzeugten Ultrahochdrucks auch metallischer fester Wasserstoff in der Zusammensetzung des Erdkerns vorhanden ist.
Chemische Eigenschaften
Sowohl einfache als auch komplexe Substanzen gehen mit Wasserstoff eine chemische Wechselwirkung ein. Aber die geringe Aktivität von Wasserstoff muss erhöht werden, indem geeignete Bedingungen geschaffen werden - Erhöhung der Temperatur, Verwendung von Katalysatoren usw.
Beim Erhitzen reagieren einfache Substanzen wie Sauerstoff (O 2), Chlor (Cl 2), Stickstoff (N 2), Schwefel (S) mit Wasserstoff.
Entzündet man reinen Wasserstoff am Ende des Gasrohres in der Luft, brennt er gleichmäßig, aber kaum wahrnehmbar. Wird das Gasauslassrohr jedoch in eine Atmosphäre aus reinem Sauerstoff gebracht, so setzt sich die Verbrennung unter Bildung von Wassertropfen an den Gefäßwänden als Folge der Reaktion fort:
Die Verbrennung von Wasser geht mit der Freisetzung einer großen Wärmemenge einher. Hierbei handelt es sich um eine exotherme Verbundreaktion, bei der Wasserstoff durch Sauerstoff zum Oxid H 2 O oxidiert wird. Es handelt sich ebenfalls um eine Redoxreaktion, bei der Wasserstoff oxidiert und Sauerstoff reduziert wird.
Ebenso erfolgt die Reaktion mit Cl 2 unter Bildung von Chlorwasserstoff.
Die Wechselwirkung von Stickstoff mit Wasserstoff erfordert hohe Temperatur und hohen Druck sowie das Vorhandensein eines Katalysators. Das Ergebnis ist Ammoniak.
Durch die Reaktion mit Schwefel entsteht Schwefelwasserstoff, dessen Erkennung den charakteristischen Geruch nach faulen Eiern erleichtert.
Die Oxidationsstufe von Wasserstoff in diesen Reaktionen ist +1 und in den unten beschriebenen Hydriden ist sie 1.
Bei der Reaktion mit einigen Metallen werden Hydride gebildet, zum Beispiel Natriumhydrid - NaH. Einige dieser komplexen Verbindungen werden als Treibstoff für Raketen sowie in der Fusionsenergie verwendet.
Wasserstoff reagiert auch mit Stoffen aus der Kategorie der Komplexe. Beispielsweise mit Kupfer(II)oxid die Formel CuO. Zur Durchführung der Reaktion wird Kupferwasserstoff über erhitztes pulverförmiges Kupfer(II)oxid geleitet. Im Laufe der Wechselwirkung ändert das Reagenz seine Farbe und wird rotbraun, und Wassertröpfchen setzen sich an den kalten Wänden des Reagenzglases ab.
Während der Reaktion wird Wasserstoff zu Wasser oxidiert und Kupfer wird von Oxid zu einer einfachen Substanz (Cu) reduziert.
Einsatzbereiche
Wasserstoff ist für den Menschen von großer Bedeutung und wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt:
- In der chemischen Industrie sind es Rohstoffe, in anderen Branchen Brennstoffe. Verzichten Sie nicht auf Wasserstoff und die Unternehmen der Petrochemie und Ölraffination.
- In der Elektroindustrie dient diese einfache Substanz als Kühlmittel.
- In der Eisen- und Nichteisenmetallurgie spielt Wasserstoff die Rolle eines Reduktionsmittels.
- Mit dieser Hilfe wird beim Verpacken von Produkten eine inerte Umgebung geschaffen.
- Die pharmazeutische Industrie verwendet Wasserstoff als Reagenz bei der Herstellung von Wasserstoffperoxid.
- Meteorologische Sonden sind mit diesem leichten Gas gefüllt.
- Dieses Element ist auch als Treibstoffreduktionsmittel für Raketentriebwerke bekannt.
Wissenschaftler sagen einstimmig voraus, dass Wasserstoff als Brennstoff im Energiesektor führend sein wird.
Empfang in der Industrie
In der Industrie wird Wasserstoff durch Elektrolyse hergestellt, die in Wasser gelösten Chloriden oder Hydroxiden von Alkalimetallen ausgesetzt wird. Es ist auch möglich, Wasserstoff auf diese Weise direkt aus Wasser zu gewinnen.
Dazu wird die Umwandlung von Koks oder Methan mit Wasserdampf genutzt. Auch die Zersetzung von Methan bei erhöhter Temperatur erzeugt Wasserstoff. Die Verflüssigung von Kokereigas nach dem fraktionierten Verfahren wird auch zur industriellen Herstellung von Wasserstoff genutzt.
Gewinnung im Labor
Im Labor wird mit einer Kipp-Apparatur Wasserstoff hergestellt.
Als Reagenzien dienen Salz- oder Schwefelsäure und Zink. Als Ergebnis der Reaktion wird Wasserstoff gebildet.
Wasserstoff in der Natur finden
Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum. Der Großteil der Sterne, einschließlich der Sonne, und anderer kosmischer Körper besteht aus Wasserstoff.
In der Erdkruste sind es nur 0,15 %. Es ist in vielen Mineralien, in allen organischen Substanzen sowie in Wasser enthalten, das 3/4 der Oberfläche unseres Planeten bedeckt.
In der oberen Atmosphäre finden sich Spuren von reinem Wasserstoff. Es kommt auch in einer Reihe von brennbaren Erdgasen vor.
Gasförmiger Wasserstoff ist der dünnste und flüssiger Wasserstoff ist die dichteste Substanz auf unserem Planeten. Mit Hilfe von Wasserstoff können Sie beim Einatmen die Klangfarbe der Stimme verändern und beim Ausatmen sprechen.
Die stärkste Wasserstoffbombe basiert auf der Spaltung des leichtesten Atoms.
Das Wasserstoffatom hat die elektronische Formel der äußeren (und einzigen) elektronischen Ebene 1 s eines . Einerseits ist das Wasserstoffatom durch das Vorhandensein eines Elektrons in der äußeren elektronischen Ebene den Alkalimetallatomen ähnlich. Allerdings fehlt ihm, genau wie Halogenen, nur ein Elektron, um die äußere elektronische Ebene zu füllen, da sich auf der ersten elektronischen Ebene nicht mehr als 2 Elektronen befinden können. Es stellt sich heraus, dass Wasserstoff gleichzeitig sowohl in die erste als auch in die vorletzte (siebte) Gruppe des Periodensystems gestellt werden kann, was manchmal in verschiedenen Versionen des Periodensystems geschieht:
Von den Eigenschaften des Wasserstoffs als einfacher Substanz her hat er dennoch mehr mit Halogenen gemeinsam. Wasserstoff ist, wie auch Halogene, ein Nichtmetall und bildet ähnlich wie diese zweiatomige Moleküle (H 2 ).
Unter normalen Bedingungen ist Wasserstoff ein gasförmiger, inaktiver Stoff. Die geringe Aktivität von Wasserstoff erklärt sich durch die hohe Stärke der Bindung zwischen Wasserstoffatomen im Molekül, die entweder starkes Erhitzen oder die Verwendung von Katalysatoren oder beides gleichzeitig erfordert, um sie zu brechen.
Wechselwirkung von Wasserstoff mit einfachen Stoffen
mit Metallen
Von den Metallen reagiert Wasserstoff nur mit Alkali und Erdalkali! Alkalimetalle umfassen Metalle der Hauptuntergruppe der Gruppe I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), und Erdalkalimetalle sind Metalle der Hauptuntergruppe der Gruppe II, mit Ausnahme von Beryllium und Magnesium (Ca, Sr, Ba , Ra)
In Wechselwirkung mit aktiven Metallen zeigt Wasserstoff oxidierende Eigenschaften, d.h. senkt seinen Oxidationszustand. Dabei entstehen Hydride von Alkali- und Erdalkalimetallen, die eine ionische Struktur aufweisen. Die Reaktion läuft beim Erhitzen ab:
Es ist zu beachten, dass die Wechselwirkung mit aktiven Metallen der einzige Fall ist, wenn molekularer Wasserstoff H2 ein Oxidationsmittel ist.
mit Nichtmetallen
Von den Nichtmetallen reagiert Wasserstoff nur mit Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Selen und Halogenen!
Kohlenstoff ist als Graphit oder amorpher Kohlenstoff zu verstehen, da Diamant eine äußerst inerte allotrope Modifikation des Kohlenstoffs ist.
Bei der Wechselwirkung mit Nichtmetallen kann Wasserstoff nur die Funktion eines Reduktionsmittels erfüllen, d.h. er kann nur seine Oxidationsstufe erhöhen:
Wechselwirkung von Wasserstoff mit komplexen Stoffen
mit Metalloxiden
Wasserstoff reagiert nicht mit Metalloxiden, die in der Aktivitätsreihe der Metalle bis einschließlich Aluminium liegen, jedoch kann er bei Erwärmung viele Metalloxide rechts von Aluminium reduzieren:
mit Nichtmetalloxiden
Von den Nichtmetalloxiden reagiert Wasserstoff beim Erhitzen mit Oxiden von Stickstoff, Halogenen und Kohlenstoff. Von allen Wechselwirkungen von Wasserstoff mit Nichtmetalloxiden ist seine Reaktion mit Kohlenmonoxid CO besonders hervorzuheben.
Das Gemisch aus CO und H 2 hat sogar einen eigenen Namen - „Synthesegas“, da daraus je nach Bedingungen so gefragte Industrieprodukte wie Methanol, Formaldehyd und sogar synthetische Kohlenwasserstoffe gewonnen werden können:
mit Säuren
Wasserstoff reagiert nicht mit anorganischen Säuren!
Von den organischen Säuren reagiert Wasserstoff nur mit ungesättigten Säuren sowie mit Säuren, die durch Wasserstoff reduzierbare funktionelle Gruppen enthalten, insbesondere Aldehyd-, Keto- oder Nitrogruppen.
mit Salzen
Bei wässrigen Lösungen von Salzen findet deren Wechselwirkung mit Wasserstoff nicht statt. Wenn jedoch Wasserstoff über feste Salze einiger Metalle mittlerer und niedriger Aktivität geleitet wird, ist deren teilweise oder vollständige Reduktion möglich, z. B.:
Chemische Eigenschaften von Halogenen
Halogene sind die chemischen Elemente der Gruppe VIIA (F, Cl, Br, I, At) sowie die einfachen Substanzen, die sie bilden. Nachfolgend werden Halogene, sofern nicht anders angegeben, als einfache Substanzen verstanden.
Alle Halogene haben eine molekulare Struktur, die zu niedrigen Schmelz- und Siedepunkten dieser Substanzen führt. Halogenmoleküle sind zweiatomig, d.h. ihre Formel kann in allgemeiner Form als Hal 2 geschrieben werden.
Es sollte eine so spezifische physikalische Eigenschaft von Jod wie seine Fähigkeit erwähnt werden Sublimation oder mit anderen Worten, Sublimation. Sublimation, nennen sie das Phänomen, bei dem eine Substanz im festen Zustand beim Erhitzen nicht schmilzt, sondern unter Umgehung der flüssigen Phase sofort in den gasförmigen Zustand übergeht.
Die elektronische Struktur des externen Energieniveaus eines Atoms eines beliebigen Halogens hat die Form ns 2 np 5, wobei n die Periodenzahl des Periodensystems ist, in dem sich das Halogen befindet. Wie Sie sehen können, fehlt nur ein Elektron in der aus acht Elektronen bestehenden Außenhülle der Halogenatome. Daraus lässt sich folgerichtig auf die überwiegend oxidierenden Eigenschaften der freien Halogene schließen, was sich auch in der Praxis bestätigt. Wie Sie wissen, nimmt die Elektronegativität von Nichtmetallen ab, wenn Sie sich in der Untergruppe nach unten bewegen, und daher nimmt die Aktivität von Halogenen in der Reihe ab:
F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2
Wechselwirkung von Halogenen mit einfachen Substanzen
Alle Halogene sind hochreaktiv und reagieren mit den einfachsten Substanzen. Allerdings ist zu beachten, dass Fluor aufgrund seiner extrem hohen Reaktivität auch mit einfachen Stoffen reagieren kann, mit denen andere Halogene nicht reagieren können. Zu solchen einfachen Substanzen gehören Sauerstoff, Kohlenstoff (Diamant), Stickstoff, Platin, Gold und einige Edelgase (Xenon und Krypton). Diese. eigentlich, Fluor reagiert nicht nur mit einigen Edelgasen.
Die restlichen Halogene, d.h. Chlor, Brom und Jod sind ebenfalls Wirkstoffe, aber weniger aktiv als Fluor. Sie reagieren mit fast allen einfachen Stoffen außer Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff in Form von Diamant, Platin, Gold und Edelgasen.
Wechselwirkung von Halogenen mit Nichtmetallen
Wasserstoff
Alle Halogene reagieren mit Wasserstoff unter Bildung Halogenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel HHal. Gleichzeitig beginnt die Reaktion von Fluor mit Wasserstoff auch im Dunkeln spontan und verläuft explosionsartig nach der Gleichung:
Die Reaktion von Chlor mit Wasserstoff kann durch intensive UV-Bestrahlung oder Erhitzen initiiert werden. Leckt auch bei einer Explosion:
Brom und Jod reagieren nur beim Erhitzen mit Wasserstoff, und gleichzeitig ist die Reaktion mit Jod reversibel:
Phosphor
Die Wechselwirkung von Fluor mit Phosphor führt zur Oxidation von Phosphor in die höchste Oxidationsstufe (+5). In diesem Fall tritt die Bildung von Phosphorpentafluorid auf:
Wenn Chlor und Brom mit Phosphor wechselwirken, ist es möglich, Phosphorhalogenide sowohl in der Oxidationsstufe + 3 als auch in der Oxidationsstufe + 5 zu erhalten, was von den Anteilen der Reaktanten abhängt:
Bei weißem Phosphor in einer Atmosphäre aus Fluor, Chlor oder flüssigem Brom setzt die Reaktion spontan ein.
Die Wechselwirkung von Phosphor mit Jod kann aufgrund der deutlich geringeren Oxidationsfähigkeit als andere Halogene dazu führen, dass nur Phosphortrijodid gebildet wird:
grau
Fluor oxidiert Schwefel bis zur höchsten Oxidationsstufe +6 und bildet Schwefelhexafluorid:
Chlor und Brom reagieren mit Schwefel zu Verbindungen, die Schwefel in den für ihn äußerst ungewöhnlichen Oxidationsstufen +1 und +2 enthalten. Diese Wechselwirkungen sind sehr spezifisch, und um die Prüfung in Chemie zu bestehen, ist die Fähigkeit, die Gleichungen dieser Wechselwirkungen aufzuschreiben, nicht erforderlich. Daher werden die folgenden drei Gleichungen eher zur Orientierung gegeben:
Wechselwirkung von Halogenen mit Metallen
Wie oben erwähnt, kann Fluor mit allen Metallen reagieren, auch mit solchen inaktiven wie Platin und Gold:
Die restlichen Halogene reagieren mit allen Metallen außer Platin und Gold:
Reaktionen von Halogenen mit komplexen Stoffen
Substitutionsreaktionen mit Halogenen
Aktivere Halogene, d.h. deren chemische Elemente im Periodensystem höher angesiedelt sind, in der Lage sind, weniger aktive Halogene aus den von ihnen gebildeten Halogenwasserstoffen und Metallhalogeniden zu verdrängen:
In ähnlicher Weise verdrängen Brom und Jod Schwefel aus Lösungen von Sulfiden und / oder Schwefelwasserstoff:
Chlor ist ein stärkeres Oxidationsmittel und oxidiert Schwefelwasserstoff in seiner wässrigen Lösung nicht zu Schwefel, sondern zu Schwefelsäure:
Wechselwirkung von Halogenen mit Wasser
Wasser verbrennt in Fluor mit blauer Flamme gemäß der Reaktionsgleichung:
Brom und Chlor reagieren anders mit Wasser als Fluor. Wenn Fluor als Oxidationsmittel wirkte, disproportionierten Chlor und Brom in Wasser und bildeten ein Säuregemisch. In diesem Fall sind die Reaktionen reversibel:
Die Wechselwirkung von Jod mit Wasser verläuft in einem so unbedeutenden Ausmaß, dass sie vernachlässigt werden kann und davon ausgegangen werden kann, dass die Reaktion überhaupt nicht abläuft.
Wechselwirkung von Halogenen mit Alkalilösungen
Fluor wirkt bei Wechselwirkung mit einer wässrigen Alkalilösung wiederum als Oxidationsmittel:
Die Fähigkeit, diese Gleichung zu schreiben, ist nicht erforderlich, um die Prüfung zu bestehen. Es reicht aus, die Tatsache über die Möglichkeit einer solchen Wechselwirkung und die oxidierende Rolle von Fluor bei dieser Reaktion zu kennen.
Im Gegensatz zu Fluor disproportionieren die restlichen Halogene in Alkalilösungen, dh sie erhöhen und erniedrigen gleichzeitig ihre Oxidationsstufe. Gleichzeitig ist bei Chlor und Brom je nach Temperatur eine Strömung in zwei verschiedene Richtungen möglich. Insbesondere in der Kälte laufen die Reaktionen wie folgt ab:
und beim Erhitzen:
Jod reagiert mit Alkalien ausschließlich nach der zweiten Option, d.h. mit der Bildung von Jodat, weil Hypoiodit ist nicht nur beim Erhitzen instabil, sondern auch bei normalen Temperaturen und sogar in der Kälte.
DEFINITION
Wasserstoff- das erste Element des Periodensystems der chemischen Elemente von D.I. Mendelejew. Das Zeichen ist N.
Atommasse - 1 a.m.u. Das Wasserstoffmolekül ist zweiatomig - H 2.
Die elektronische Konfiguration des Wasserstoffatoms ist 1s 1. Wasserstoff gehört zur Familie der S-Elemente. In seinen Verbindungen weist es die Oxidationsstufen -1, 0, +1 auf. Natürlicher Wasserstoff besteht aus zwei stabilen Isotopen – Protium 1 H (99,98 %) und Deuterium 2 H (D) (0,015 %) – und einem radioaktiven Isotop von Tritium 3 H (T) (Spurenmengen, Halbwertszeit – 12,5 Jahre).
Chemische Eigenschaften von Wasserstoff
Molekularer Wasserstoff zeigt unter Normalbedingungen eine relativ geringe Reaktivität, was durch die hohe Bindungsstärke im Molekül erklärt wird. Beim Erhitzen interagiert es mit fast allen einfachen Substanzen, die aus Elementen der Hauptuntergruppen bestehen (mit Ausnahme von Edelgasen, B, Si, P, Al). Bei chemischen Reaktionen kann es sowohl als Reduktionsmittel (häufiger) als auch als Oxidationsmittel (seltener) wirken.
Wasserstoff manifestiert sich Eigenschaften des Reduktionsmittels(H 2 0 -2e → 2H +) in den folgenden Reaktionen:
1. Wechselwirkungen mit einfachen Substanzen - Nichtmetallen. Wasserstoff reagiert mit Halogenen, außerdem die Reaktion der Wechselwirkung mit Fluor unter normalen Bedingungen, im Dunkeln, mit einer Explosion, mit Chlor - unter Beleuchtung (oder UV-Bestrahlung) durch einen Kettenmechanismus, mit Brom und Jod nur bei Erwärmung; Sauerstoff(Ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff im Volumenverhältnis 2:1 wird als "explosives Gas" bezeichnet), grau, Stickstoff- und Kohlenstoff:
H 2 + Hal 2 \u003d 2HHal;
2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q (t);
H 2 + S \u003d H 2 S (t \u003d 150 - 300 ° C);
3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (t = 50°C, p, kat = Fe, Pt);
2H 2 + C ↔ CH 4 (t, p, kat).
2. Wechselwirkungsreaktionen mit komplexen Substanzen. Wasserstoff reagiert mit Oxiden niederaktiver Metalle, und es kann nur Metalle reduzieren, die sich in der Aktivitätsreihe rechts von Zink befinden:
CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (t);
Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O (t);
WO 3 + 3H 2 \u003d W + 3H 2 O (t).
Wasserstoff reagiert mit Nichtmetalloxiden:
H 2 + CO 2 ↔ CO + H 2 O (t);
2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (t = 300°C, p = 250–300 atm., kat = ZnO, Cr 2 O 3).
Wasserstoff geht Hydrierungsreaktionen mit organischen Verbindungen der Klasse der Cycloalkane, Alkene, Arene, Aldehyde und Ketone usw. ein. Alle diese Reaktionen werden unter Erhitzen, unter Druck durchgeführt, Platin oder Nickel werden als Katalysatoren verwendet:
CH 2 \u003d CH 2 + H 2 ↔ CH 3 -CH 3;
C6H6 + 3H2 ↔ C6H12;
C 3 H 6 + H 2 ↔ C 3 H 8;
CH 3 CHO + H 2 ↔ CH 3 -CH 2 -OH;
CH3-CO-CH3 + H2 ↔ CH3-CH(OH)-CH3.
Wasserstoff als Oxidationsmittel(H 2 + 2e → 2H -) wirkt in Reaktionen mit Alkali- und Erdalkalimetallen. Dabei entstehen Hydride – kristalline ionische Verbindungen, in denen Wasserstoff die Oxidationsstufe -1 aufweist.
2Na + H 2 ↔ 2NaH (t, p).
Ca + H 2 ↔ CaH 2 (t, p).
Physikalische Eigenschaften von Wasserstoff
Wasserstoff ist ein leichtes farbloses Gas, geruchlos, Dichte bei n.o. - 0,09 g / l, 14,5-mal leichter als Luft, t Ballen = -252,8 ° C, t pl = - 259,2 ° C. Wasserstoff ist in Wasser und organischen Lösungsmitteln schlecht löslich, in einigen Metallen ist er sehr gut löslich: Nickel, Palladium, Platin.
Laut moderner Kosmochemie ist Wasserstoff das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Die Hauptexistenzform von Wasserstoff im Weltraum sind einzelne Atome. Wasserstoff ist das neunthäufigste Element auf der Erde. Die Hauptmenge an Wasserstoff auf der Erde befindet sich in gebundenem Zustand - in der Zusammensetzung von Wasser, Öl, Erdgas, Kohle usw. In Form einer einfachen Substanz kommt Wasserstoff selten vor - in der Zusammensetzung vulkanischer Gase.
Wasserstoff bekommen
Es gibt Labor- und Industrieverfahren zur Herstellung von Wasserstoff. Zu den Labormethoden gehören die Wechselwirkung von Metallen mit Säuren (1) sowie die Wechselwirkung von Aluminium mit wässrigen Lösungen von Alkalien (2). Unter den industriellen Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff spielen die Elektrolyse wässriger Lösungen von Alkalien und Salzen (3) und die Umwandlung von Methan (4) eine wichtige Rolle:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3 H 2 (2);
2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH (3);
CH 4 + H 2 O ↔ CO + H 2 (4).
Beispiele für Problemlösungen
BEISPIEL 1
| Übung | Bei der Wechselwirkung von 23,8 g metallischem Zinn mit einem Überschuss an Salzsäure wurde Wasserstoff in einer ausreichenden Menge freigesetzt, um 12,8 g metallisches Kupfer zu erhalten.Bestimmen Sie den Oxidationszustand von Zinn in der resultierenden Verbindung. |
| Lösung | Basierend auf der elektronischen Struktur des Zinnatoms (...5s 2 5p 2) können wir schließen, dass Zinn durch zwei Oxidationsstufen gekennzeichnet ist - +2, +4. Darauf aufbauend stellen wir die Gleichungen möglicher Reaktionen auf: Sn + 2HCl = H 2 + SnCl 2 (1); Sn + 4HCl = 2H 2 + SnCl 4 (2); CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (3). Finden Sie die Menge an Kupfersubstanz: v (Cu) \u003d m (Cu) / M (Cu) \u003d 12,8 / 64 \u003d 0,2 mol. Nach Gleichung 3 ist die Menge an Wasserstoffsubstanz: v (H 2) \u003d v (Cu) \u003d 0,2 mol. Wenn wir die Masse von Zinn kennen, finden wir seine Stoffmenge: v (Sn) \u003d m (Sn) / M (Sn) \u003d 23,8 / 119 \u003d 0,2 mol. Vergleichen wir die Mengen an Zinn- und Wasserstoffsubstanzen gemäß den Gleichungen 1 und 2 und gemäß der Problemstellung: v 1 (Sn): v 1 (H 2) = 1:1 (Gleichung 1); v 2 (Sn): v 2 (H 2) = 1:2 (Gleichung 2); v(Sn): v(H 2) = 0,2:0,2 = 1:1 (Problembedingung). Daher reagiert Zinn mit Salzsäure gemäß Gleichung 1 und die Oxidationsstufe von Zinn ist +2. |
| Antworten | Die Oxidationsstufe von Zinn ist +2. |
BEISPIEL 2
| Übung | Das durch die Einwirkung von 2,0 g Zink pro 18,7 ml 14,6 %iger Salzsäure (Lösungsdichte 1,07 g/ml) freigesetzte Gas wurde durch Erhitzen über 4,0 g Kupfer(II)oxid geleitet. Welche Masse hat die resultierende feste Mischung? |
| Lösung | Bei der Reaktion von Zink mit Salzsäure wird Wasserstoff freigesetzt: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (1), das beim Erhitzen Kupfer (II) -oxid zu Kupfer (2) reduziert: CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O. Finden Sie die Menge der Substanzen in der ersten Reaktion: m (p-ra HCl) = 18,7. 1,07 = 20,0 g; m(HCl) = 20,0. 0,146 = 2,92 g; v (HCl) \u003d 2,92 / 36,5 \u003d 0,08 mol; v(Zn) = 2,0/65 = 0,031 mol. Zink ist mangelhaft, daher ist die Menge an freigesetztem Wasserstoff: v (H 2) \u003d v (Zn) \u003d 0,031 mol. Bei der zweiten Reaktion fehlt es an Wasserstoff, weil: v (CuO) \u003d 4,0 / 80 \u003d 0,05 mol. Als Ergebnis der Reaktion werden 0,031 Mol CuO zu 0,031 Mol Cu, und der Massenverlust beträgt: m (СuО) - m (Сu) \u003d 0,031 × 80 - 0,031 × 64 \u003d 0,50 g. Die Masse der festen Mischung von CuO mit Cu nach dem Durchleiten von Wasserstoff beträgt: 4,0–0,5 = 3,5 g |
| Antworten | Die Masse der festen Mischung von CuO mit Cu beträgt 3,5 g. |
