ВходВ какой группе находится водород. III
1. Ядро висмунта испытывает бета распад, при этом образуется элемент Х. Этот элемент можно обозначить как... 2. Какой порядковый номер втаблице менделеева имеет элемент, который образуется в результате бета распада элемента с порядковым номером Z?
3. В результате альфа распада изменятеся....
В результете бета распада изменятеся....
Известно, осколки ядра урана представляют собой ядра атомов разных химических элементов из середины таблицы Д. И. Менделеева. Например, одна извозможных реакций может быть записана в виде: 92U + 0n1 56Ва + X + 2 * 0n Пользуясь законом сохранения заряда и таблицей менделеева определите что это за элемент. решение пожалуйста:)
1.С какой силой притягиваются два корабля массами по 10000т, находящихся на расстоянии 1км друг от друга?
А. 6,67 мкН; Б. 6,67мН; В. 6,67Н; Г. 6,67МН.
2.В соревнованиях по перетягиванию каната участвуют четверо мальчиков. Влево тянут канат двое мальчиков с силами 530Н и 540Н соответственно, а вправо – двое мальчиков с силами 560Н и 520Н соответственно. В какую сторону и какой результирующей силой перетянется канат?
А. Вправо, силой 10Н; Б. Влево, силой 10Н; В. Влево, силой 20Н; Г. Победит дружба.
3. Порядковый номер алюминия в таблице Менделеева 13, а массовое число равно 27. Сколько электронов вращаются вокруг ядра атома алюминия?
А. 27; Б. 13; В. 40; Г. 14.
4.Двигаясь с начальной скоростью 54км/ч, автомобиль за 10с прошел путь 155м. С каким ускорением двигался автомобиль и какую скорость он приобрел в конце пути?
5.Какова сила тока в стальном проводнике длиной 12м и сечением 4мм2, на который подано напряжение 72мВ? (удельное сопротивление стали 0,12 Ом мм2/м)
1)отметьте число электронов,которое может содержаться на s-подуровне электронной оболочки атомов А)2 В)6 Б)3 Г)8 2)Отметьте форму р-орбиталей: A)шарВ)обьемная восьмерка Б)еллипс Г)тороид 3) Отметье название семейства простых вешеств,которое образуют элементы главной подгруппы седьмой группы Периодической системы А)инертные газы Б)Щелочные металлы В)Галогенты Г)щелочноземельные металлы 4)Подчеркните одной чертой символы металлических элементов,которые входят в состав главных подгрупп,а двумя - металлические элементы побочных подгрупп:Na,S,Cu,Br,Pb,Ba,Fe,Si,Au. 5)Соедините линиями названия химических элементов и число электронов на внешнем электронном уровне их атомов: Хлор 1 Силиций 7 Цезий 4 6)определите число протонов,электронов и нейтронов в атомах,Хакактеристика 7)Запишите названия химических эдементов,которым соответсвуют электронные конфигурации: (ПРОПУСКАЕМ) 8)Изобразите распределение электронов в электронной оболочке атомов карбона и сульфура. 9) Составьте уравнения реакций взаимодействия высшего оксида сульфура с данными веществами А) ___PbO + _________ --> _____________ Б) ____KOH + __________ ---> ___________ В) _____Mg(OH)2 + _______ --> ___________ Г) _____Zno + ___________ --> ______________ 10)Порядковые номера элементов А и Б Соответсвтвенно N и N +2,Если химический элемент А - самый легкий галоген,то каким химическим элементов будет Б? Определите его порядковый номер в периодической системе. 11)Простое вещестров массой 2,75 Г,которое образовано элементом с электронной конфигурацией 1s22S22p1 (После 1s и 2s двойки идут маленькие,после p еденица маленькая) прореагировало с простыми веществом,образованным элементом,в ядраъ атома которого на три протона больше,чем у вышеупомянутого элемента,вычислите массу продукта реакции. ЭТО ВСЁ буду весьма благодарен если правельно поможете с заданиями.
Заряд ядра атома водорода равен 1 и поэтому в Периодической системе он стоит под номером 1. Водород расположен в первом периоде, где находятся всего два химических элемента H и He. Емкость первого электронного слоя равна 2 и поэтому у атомов гелия имеется завершенная электронная оболочка, а He является аналогом инертных газов (Ne, Ar, Kr, Xe и Rn). У атома водорода один электрон и его электронная конфигурация 1s1. В реакциях окисления или восстановления атом водорода может либо присоединять, либо отдавать один электрон. Какие же (по группам Периодической системы) одновалентные аналоги могут быть у водорода? В первую очередь - это щелочные металлы, у атомов которых на внешнем электронном слое также имеется 1 s электрон. Кроме того, металлические свойства химических элементов уменьшаются при переходе в Периодической системе по группам снизу вверх, а значит увеличиваются неметаллические свойства. И, если мы отнесем водород к первой группе, у него могут появиться слабые неметаллические свойства? Да его считают самым слабым неметаллом. Так что помещение водорода в первую группу не противоречит логике Периодической системы.
У атома водорода для завершения электронной оболочки не хватает всего одного электрона, поэтому при взаимодействии с активными металлами (щелочными и щелочноземельными) атом водорода стремится их внешний валентный электрон присоединить себе и тем самым он ведет себя подобно атомам галогенов. А получаемые водородные соединения (гидриды металлов - MeH) подобны соединениям галогенов со щелочными и щелочноземельными металлам. Значит они являются солями? По внешнему виду, по физическим свойствам, по способности проводить электрический ток в расплавленном состоянии гидриды металлов напоминают хлориды соответствующих металлов. При переходе в группе неметаллические свойства химических элементов снизу вверх возрастают. Тогда водород должен бы быть самым активным неметаллом. Это не так. Самый активный неметалл это фтор. Поскольку свойства водорода в чем-то напоминает свойства галогенов, то условно (в скобках) его можно было бы поместить в 7-ую группу над фтором.
Есть учебники, в которых клетку в первом периоде, предназначенную для водорода - делают размером в семь клеток - от Li до F - и считают водород аналогом сразу всех семи элементов 2-го периода. С этим вряд ли можно согласиться, так как водород во всех своих соединениях является одновалентным, а для элементов 2 - 6 групп валентность равная 1 не характерна.
Мы специально излагаем этот материал не в категоричной, как обычно написаны учебники для школьников, а в дискуссионной форме. Химия как наука все еще находится в стадии становления и развития. И не нужно бояться "противоречий" в разных учебных пособиях по химии. Нужно попробовать понять точку зрения автора, понять его доводы и стремиться формировать собственное обоснованное мнение.
1 1 p = 1 + 0 n = 0
H = --------------------
Степени окисления: + 1; 0; -1.
II. Физические свойства:
Водород открыт в 1776 году английским химиком Кэвендишем.
Это газ, легче воздуха, молекула двухатомная, без цвета, без запаха. Малорастворим в воде. При - 252,8°С переходит в жидкое состояние. Жидкий водород бесцветен.
Существует три изотопа водорода:
1. Протий Ar = I;
2. Дейтерий Ar = 2;
3. Тритий Ar =3.
III. Распространение в природе:
В земной коре - 0,150 % от массы, с учетом гидросферы – 1%, в атомных процентах 15,6 %. По распространенности водород занимает третье место после кислорода и кремния.
IV. Получение:
А) В лаборатории:
1. Zn + 2НСl ® ZnCl 2 + Н 2 в аппарате
Fe + Н 2 SO 4 ® Fe SO 4 + Н 2 Киппа
2. Электролизом воды:
2Н 2 О + NaOH эл. ток O 2 + 2Н 2 + NaOH
(катод) (анод) (р-р)
3. 2Na +2 Н 2 О ® 2 NaOH + Н 2
Ca +2 Н 2 О ® Ca(OH) 2 + Н 2
б) В промышленности:
Электролиз водных растворов KCl, NaCl, как рабочий продукт.
1. 2 KCl + 2 Н 2 О эл. ток Н 2 + Сl 2 + 2KOH
(катод) (анод) (р-р)
2. Конверсионный способ (конверсия превращения), получают этим способом 50% водорода. Получают сначала водяной газ, а затем водород
А) C + Н 2 О t I 000 ° C CO + Н 2 ;
пар водяной газ
t°, k= Fe 2 O 3
Б) CO + Н 2 + Н 2 О 400 - 450 ° С СО 2 + 2 Н 2
водян.газ. пар
3. Конверсия метана с водяным паром:
CH 4 + 2Н 2 О СО 2 + 4Н 2
4. Разложение метана:
CH 4 t=350 ° C, K=Fe, Na C + 2Н 2
5. Глубоким охлаждением коксового газа (-196°С): Все газы при такой температур конденсируются, кроме Н 2.
V. Химические свойства:
1. Водород может образовывать газообразные соединения состава RH 4 , RH 3 , RH 2 ,
При высокой температуре водород соединяется со щелочными и щелочно-земельными металлами, образуя гидриды металлов (LiH, NaH, KH, CaН 2.)
Ca + Н 2 t CaН 2 ;
Гидриды металлов – белые кристаллические вещества.
Гидриды металлов разлагаются водой с образованием щелочи и водорода:
Ca Н 2 +2 Н 2 О ® Са (ОН) 2 + 2H 2
2. Взаимодействие с кислородом:
2Н 2 + О 2 t 2Н 2 О
3. Водород восстанавливает металлы из их оксидов:
CuO + H 2 t H 2 O + Cu¯
VI. Важнейшие соединения:
Важнейшим соединением водорода является ВОДА (H 2 O) .
Вода прозрачна, без запаха, без вкуса, плотность равна 1г/см 3 (при t- 4 o C), может быть в трех агрегатных состояниях:
1. Твердое вещество, жидкая вода переходит в твердое состояние при t = 0 o C
2. Жидкость
3. Газообразное состояние (пар)
Вода плохо проводит тепло и электрический ток, хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму, атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол = 104,5 o . Вода – диполь.
В жидкой воде вместе с обычными молекулами существуют ассоциированные молекулы, связанные между собой водородными связями: (H 2 O)×n
Вода бывает гигроскопическая. Это вода, содержащаяся в порах и смачивающая многие вещества с поверхности.
Вещества с повышенной способностью притягивать воду (влагу) называются гигроскопическими.
Минеральная вода - вода, содержащая в I л более 1г растворенных минеральных веществ.
Способы очистки воды:
1. Фильтрование– освобождение воды от механических примесей при пропускании через мелкопористый материал. В качестве фильтра используют: вату, фильтровальную бумагу, ткани, активированный уголь, смесь песка и гравия.
2. Дистилляция (перегонка). Этот вид очистки воды проводят в дистилляторах. В них воду превращают в пар, затем конденсируют в холодильнике и в приемнике собирается чистая вода. Примеси остаются в перегонной колбе.
Хлорирование – это обеззараживание воды.
Жесткость воды:
Общая жесткость воды обусловлена присутствием в ней катионов Mg 2+ и Са 2+ , анионов НСО 3 - и SO 4 2- .
В жесткой воде мыло не пенится, плохо развариваются овощи, ухудшается качество тканей, в котлах много накипи…
Жесткость бывает:
1. Временная (гидрокарбонатная) – этот вид жесткости устраняется, как правило кипячением. Обусловлена эта жесткость присутствием катионов Mg 2+ ,Са 2+ и анионом НСО 3 -
Ca(HCO 3) 2 t Ca CO 3 ¯ + СО 2 + H 2 O
Мg(HCO 3) 2 t Мg CO 3 ¯ + СО 2 + H 2 O
Ее можно устранить также химическим путем:
Ca(HCO 3) 2 + Ca(ОН) 2 ® 2 Ca CO 3 ¯ + 2 H 2 O
Известковая
2. Постоянная жесткость - жесткость, обусловленная
присутствием ионов Mg 2+ , Ca 2+ и SO 4 2- и её нельзя устранить при кипячении.
Ее можно устранить химическим путем:
CaSO 4 + Na 2 CO 3 ® Ca CO 3 ¯ + Na 2 SO 4
Устранить жесткость воды можно также при помощи катионитов и анионитов. Катиониты и аниониты называют по-другому иониты. Катиониты - это иониты (ионно-обменные смолы), которые могут обменивать свои катионы на катионы среды.
Аниониты – это иониты, которые могут обменивать свои анионы на анионы среды.
Если пропустить воду через слои катионита, то катионы (чаще всего это соединения содержащие катионы натрия) будут обмениваться на ионы Ca 2+ и Mg 2+ , содержащиеся в воде. Жесткость при этом устраняется.
Na 2 R + Ca 2+ ® 2 Na + + Ca R
Катионит
Na 2 R + Mg 2+ ® 2 Na + + Mg R
В качестве катионов можно использовать ионно-обменные смолы и алюмосиликаты:
1. пермутит NaAlSiO 4
2NaAlSiO 4 + CaSO 4 ® Ca(AlSiO 4) 2 + Na 2 SO 4
2. ионно-обменная смола: Na 2 [ Al 2 Si 2 O 8 H 2 O]
Если катиониты, содержащие катионы Ca 2+ , Mg 2+ (MgR,Ca R) выдержат в растворе NaCl, то катионы Na + замещают катионы Ca 2+ и Mg 2+ и регенированный катионит можно снова использовать для смягчения воды.
CaR + 2Na + ® Na 2 R + Ca 2+
MgR +2Na + ® Na 2 R + Mg 2+
По значению жесткости природную воду различают:
1. очень мягкая
3. средней жесткости
4. жесткая
5. очень жесткая
Химические свойства воды:
Вода взаимодействует:
1. с металлами
Ca + 2H 2 O ® Ca(OH) 2 + Н 2
2Li + 2H 2 O ® 2LiOH + Н 2
2. с неметаллами:
H 2 O + CI 2 ® HCIO + HCI
3. с оксидами:
а) с основными оксидами:
Na 2 O + H 2 O ® 2NaOH
б) с кислотными оксидами:
1. CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3
2. SO 2 + H 2 O Û H 2 SO 3
3. SO 3 + H 2 O ® H 2 SO 4
4. с основаниями:
NaOH + H 2 O ® NaOH·H 2 O + Q
5. с кислотами:
H 2 SO 4 + 2H 2 O® H 2 SO 4 ·2H 2 O+ Q
6. с солями, образуя кристаллогидраты:
а) 10 H 2 O + Na 2 СO 3 ® Na 2 СO 3 ·10 H 2 O
б) 5 H 2 O + СuSO 4 ® СuSO 4 ·5 H 2 O
Кристаллизационная вода – вода, входящая в состав кристаллов.
Кристаллогидраты – это вещества, содержащие кристаллизационную воду.
7. гидролиз солей:
Na 2 CO 3 + H 2 O « NaOH + NaHCO 3
Тяжелая вода – это вода, содержащая в своем составе изотопы: дейтерий и тритий.
С тяжелой водой реакции протекают медленнее, ее применяют в качестве замедлителя нейтронов в ядерных реакциях.
VII. Применение водорода и его соединений:
1. Для наполнения аэростатов и дирижаблей в смеси с гелием.
2. Водородно-кислородным пламенем режут и сваривают металлы.
3. Используют для получения редких металлов, как восстановитель.
MoO 3 + 3H 2 t Mo + 3H 2 O
4. Используют для получения аммиака, из которого в свою очередь получают НNO 3 и азотные удобрения.
5. В органическом синтезе водород используют в реакциях гидрирования. Гидрирование это присоединение водорода.
6. Дейтерий и тритий применяют в атомной энергетике, как термоядерное горючее.
7. Водород используется для синтеза соляной кислоты:
H 2 + CI 2 ® 2HCI
8. Вода используется как растворитель
Без H 2 O не возможна жизнь. В живых организмах воды » 63% по весу. Медузы и водоросли содержат до 90 % воды. Без воды человек может обойтись не более 3-4 суток.
Водород - это самый лёгкий и самый распространённый химический элемент. В наше время каждый слышал о нём, а ведь совсем недавно он представлял из себя великую тайну даже для лучших учёных. Согласитесь, этого достаточно, чтобы узнать побольше о химическом элементе водород.
Водород: распространение в природе
Как мы уже сказали выше, водород — это самый распространенный элемент. Причем не только на Земле, но и во всей Вселенной! Солнце почти наполовину состоит из этого химического элемента, да и большинство звёзд имеют в своей основе водород. В межзвездных пространствах водород также является самым распространенным элементом. На Земле водород находится в виде соединений. Он входит в состав нефти, газов, даже живых организмов. Мировой Океан содержит около 11% водорода по массе. В атмосфере его совсем немного, всего около 5 десятитысячных процента.
История открытия водорода
О существовании водорода догадывались ещё средневековые алхимики. Так, Парацельс в своих трудах указывал, что при действии кислоты и железа выделяются пузырьки «воздуха». Но что это за «воздух» он понять не мог. В те времена учёные думали, что в каждом горючем веществе есть какая-то мистическая огненная составляющая, которая поддерживает горение. Эта догадка получила название теории «флогистона». Алхимики считали, например, что дерево состоит из пепла, который остается после сжигания, и флогистона, который освобождается при горении.
Впервые же свойства водорода изучили английские химики Генри Кавендиш и Джозеф Пристли в XVIII веке. Но и они полностью не осознали сути своего открытия. Они думали, что легкий газ (а водород легче воздуха в 14 раз) есть ни что иное как мистический флогистон.
И только Антуан Лавуазье доказал, что водород это никакой не флогистон, а самый настоящий химический элемент. Во время своих опытов он сумел получить водород из воды и затем доказал, что обратно вода получается при горении водорода. Поэтому этот химический элемент и получил такое название — «рождающий воду».
Химические свойства водорода
Водород самый первый химический элемент, в таблице Менделеева обозначается символом H. Представляет собой легкий газ без запаха и цвета. Твердый водород – самое легкое твердое вещество, а жидкий — самая лёгкая жидкость. К тому же жидкий водород при попадании на кожу может вызвать сильнейшее обморожение. Атомы и молекулы водорода – самые маленькие. Поэтому то воздушный шарик, надутый этим газом, очень быстро сдувается — водород просачивается через резину. При смешении водорода с кислородом воздуха образуется очень взрывоопасная смесь. Она называется «гремучий газ».
При вдыхании газа частота голоса становится намного выше обычной. Например, мужской грубый бас будет похож на голоса Чипа и Дейла. Однако, подобные химические опыты проводить не стоит, по причине указанной выше. Водород и кислород образуют гремучий газ, который при выдохе может легко взорваться!
Применение водорода
Несмотря на свою горючесть, водород широко используется во многих отраслях промышленности. В основном его используют при производства аммиака для минеральных удобрений и при производстве спирта и пластмассы. Когда-то водородом наполняли дирижабли и воздушные шары, этот легкий газ поднимал их в воздух совершенно без труда. Но сейчас в авиации и космической технике он используется только в качестве топлива для космических ракет. Созданы двигатели для автомобилей, работающие на водороде. Они самые экологически чистые, ведь при сгорании выделяется только вода. Однако на данный момент водородные двигатели имеют ряд существенных недостатков, не отвечаю в полной мере требованиям безопасности, поэтому их применение пока совершенно ничтожно. В пищевой промышленности водород используется при производстве маргарина, а также для упаковки продуктов. Он даже зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949. В энергетике водород применяется для охлаждения генераторов и для выработки электроэнергии в водородно-кислородных топливных элементах.
знать
- положение водорода в таблице Менделеева, нахождение в природе и практическое применение;
- строение атома, валентность, степени окисления водорода;
- способы получения и свойства простого вещества;
- основные типы соединений водорода;
уметь
- составить уравнения реакций получения водорода и реакций, характеризующих химические свойства водорода;
- проводить расчеты по уравнениям реакций, в которых участвует водород;
владеть
Навыками прогнозирования протекания реакций с участием водорода и его соединений.
Положение водорода в периодической системе элементов. Водород в природе
Водород Н - первый элемент в таблице Менделеева, состоящий из простейших атомов, имеющих заряд ядра +1 и всего один электрон. В гл. 5 и 6 уже рассматривалось строение атома водорода и молекул Н 2 . Водород не только имеет разнообразное практическое применение, но и сыграл важную роль в развитии химии и физики.
Водород был впервые получен в виде газообразного простого вещества в первой половине XVI в. Парацельсом. В 1776 г. Г. Кавендиш исследовал его и указал отличия от других газов. А. Лавуазье первый получил водород из воды и доказал, что вода есть химическое соединение водорода с кислородом (1783).
Существуют разные мнения о том, в какую группу таблицы Менделеева следует поместить водород. Первый период составляют лишь два химических элемента - водород и гелий. Положение гелия как химически инертного элемента в группе VIIIA не вызывает сомнений. Тогда остаются семь пустых клеток в группах с I по VII. В какую из этих групп поместить водород? По строению атома он может быть отнесен к группе IA, так как имеет лишь один электрон на внешнем уровне. Но одновременно у него недостает лишь одного электрона до завершенной оболочки с п = 1. Наличием одной вакансии во внешней оболочке характеризуются элементы группы VIIА. Следовательно, водород можно поместить и в эту группу. Кроме того, у водорода, как и у элемента углерода в группе IVА, имеется ровно половина от максимального числа электронов на соответствующем уровне. Водород проявляет также сходство с кислородом и азотом, так как образует двухатомные молекулы (Н 2 , N 2 , 0 2). Поэтому целесообразно не вести дискуссии о самом правильном положении водорода в таблице Менделеева, а отдать водороду всю полосу в первом периоде от I до VII группы, не деля ее на клетки.
Водород представляет собой самый распространенный элемент во Вселенной. На его долю приходится около 90% всех атомов. Это объясняется тем, что на этапе протекания ядерных реакций в горячей плазме после возникновения Вселенной большая часть протонов не подверглась превращениям. При достаточном остывании плазмы в ходе дальнейшего расширения протоны соединились с электронами, образовав атомы водорода. Первичные ядерные реакции привели к образованию значительного количества гелия, и он оказался вторым по распространенности элементом (9%). Все остальные элементы, образовавшиеся в процессе синтеза ядер в звездах, вместе составляют приблизительно 1%.
Вещество планеты Земля содержит значительно меньшую долю легких элементов. Водорода по числу атомов около 16%, а по массе 1%. Большая часть имеющегося водорода находится в составе воды, в подземных месторождениях углеводородов, в биомассе растений и животных, а также в различных органических остатках.
Водород представляет собой биогенный элемент , или элемент жизни, т.е., находясь в составе организмов всех растений и животных, водород необходим для их жизнедеятельности. По числу атомов водород в живых организмах стоит на первом месте среди всех химических элементов. В организме человека атомы водорода составляют более 62% от суммарного числа атомов. В биоорганических соединениях водород связан как с атомами углерода, гак и с кислородом, азотом и серой функциональных групп. Следует учитывать, что живые организмы состоят не только из органических веществ, но содержат также более 60% воды, без которой биологические процессы невозможны. В сухом веществе живых организмов доля атомов водорода достигает 70%. Водород играет активную роль в процессах жизнедеятельности, переходя в виде протона от одних молекул к другим и образуя водородные связи. Окисление органических соединений с переходом атомов водорода в состав воды является одним из источников необходимой для жизнедеятельности энергии. Например, окисление (дегидрирование) органического вещества с гидроксогруппой по схеме
дает более 250 кДж энергии на моль окисляемых групп (на схеме R - различные углеродсодержащие радикалы или водород).
У водорода три изотопа. В природе наиболее распространен легкий изотоп Н, называемый протием. Ядро протия представляет собой элементарную частицу протон. На долю протия приходится 99,985% от числа атомов. Второй изотоп ]Н называют тяжелым водородом или дейтерием. Для его обозначения используется особый символ D. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона. Во всех водородсодержащих веществах имеется примесь дейтерия - около 0,015% общего числа атомов водорода. Третий изотоп водорода - радиоактивный тритий j Н (символ Т), имеющий период полураспада 12,33 лет. Тритий в ничтожно малом количестве имеется в природе, так как образуется в результате воздействия нейтронов космических лучей на атомы азота. Большое количество трития образуется в ядерных реакторах. Как тритий, так и дейтерий широко применяются в ядерной технике.
Относительное различие по массе между атомами протия и дейтерия составляет 100%. Этим обусловлено заметное отличие свойств веществ, содержащих иротий, от тех же веществ, содержащих дейтерий. Для примера сравним некоторые свойства обычного водорода Н 2 и тяжелого водорода D 2 (табл. 17.1). Наиболее сильно различаются плотности обоих веществ, так как при близости радиусов электронных орбиталей, определяющих межатомные расстояния, ядра дейтерия вдвое тяжелее, чем ядра протия. Двукратное увеличение массы атомов дейтерия но сравнению с нро- тием приводит также к существенному повышению температур плавления и кипения простых веществ.
Таблица 17.1
Свойства простых веществ водорода и дейтерия