§ 15. ВОДОРОД
Водород — самый лёгкий газ. По названию вещества можно предположить, что его удобно собирать вытеснением воздуха вверх, так как он значительно легче воздуха, а распознавать — по характерному «хлопку» при поджигании.
Водород — простое вещество. Он не имеет цвета, запаха и вкуса, почти нерастворим в воде. При обычных условиях это самый лёгкий из газов. В первой половине XX века водород использовали для наполнения дирижаблей и воздушных шаров, однако из-за высокой огнеопасности от этого отказались. В настоящее время для этих целей применяют более дорогой, но безопасный гелий.
Водород — самый распространённый химический элемент во Вселенной. Солнце более чем наполовину состоит из водорода. Он входит в состав планет-гигантов Солнечной системы.
На Земле водород содержится в воде, образуя гидросферу, присутствует в атмосфере в виде водяного пара и вместе с углеродом входит в состав почти всех органических веществ.
Лабораторный опыт 13
Для получения водорода собирают прибор для получения газов и проверяют его герметичность. В пробирку помещают 1–2 гранулы цинка и добавляют 2 мл соляной кислоты. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой. Наблюдается выделение пузырьков газа — водорода.
На конец газоотводной трубки, направленный вверх, надевают пустую пробирку. Через 1–2 минуты пробирку снимают и, не переворачивая, подносят к пламени спиртовки. Происходит воспламенение газа с характерным хлопком. Это свидетельствует о наличии водорода.
Уравнение реакции получения водорода:
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑
Распознавание водорода
Водород распознают по характерному хлопку при поджигании. Если водород чистый, хлопок глухой. Если он содержит примесь воздуха, раздаётся громкий хлопок или хлопок-взрыв. Проводить этот опыт можно только с небольшими объёмами газа. Смесь водорода с кислородом (2 : 1) или с воздухом (2 : 5) называется гремучим газом и обладает большой взрывной силой.
Химические свойства водорода
- Водород взаимодействует с кислородом с выделением большого количества теплоты (реакция горения):
2H₂ + O₂ = 2H₂O
Эта реакция используется при газовой резке и сварке металлов. - Водород взаимодействует с неметаллами. Например, с серой образуется сероводород — ядовитый газ с запахом тухлых яиц:
H₂ + S = H₂S - Водород является восстановителем и может восстанавливать металлы из их оксидов:
H₂ + CuO = Cu + H₂O
Применение водорода
Водород — важнейшее химическое вещество, имеющее большое практическое значение. Его используют как ракетное топливо, а в перспективе — как автомобильное топливо. Водород применяют для получения соляной кислоты, аммиака, при газовой сварке и резке металлов, а также для восстановления металлов из их оксидов.