Педагогика и воспитание » Особенности преподавания химии на примере темы "Водород" » Теоретическая поддержка темы «Водород»

Теоретическая поддержка темы «Водород»

Страница 4

При нагревании водород реагирует с активными металлами (щелочными, щелочно-земельными и магнием) с образованием соответствующих гидридов. Получены, например, гидриды натрия NaH, магния MgH2 и кальция CaH2. Важное значение как компонент твердого ракетного топлива имеет гидрид алюминия AlH3, но его нельзя получить прямым взаимодействием алюминия и водорода. К его образованию приводят многостадийные процессы, условия эффективного осуществления которых часто составляют государственную тайну.

При нагревании водород реагирует с оксидами и хлоридами многих металлов средней и низкой активности, причем образуются свободные металлы (происходит их восстановление). Например, при температуре около 200 °С протекает реакция

PbO + H2 = H2O + Pb.

А при температуре выше 350–400 °С – реакции

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O,

2FeCl3 + 3H2 = 2Fe + 6HCl.

Нужно иметь в виду, что оксиды активных металлов, в том числе оксиды кальция и алюминия, с водородом не реагируют. В ряду стандартных потенциалов (в ряду активности металлов) первый металл, оксид которого не восстанавливается водородом при нормальном давлении до металла, – это марганец.

Важное практическое значение имеет реакция Н2 с оксидом углерода(II), которую используют в промышленных масштабах для получения метанола:

СО + 2Н2 = СН3ОН.

Изменяя условия проведения этой реакции, можно получить и другие вещества (например, формальдегид НСНО).

В присутствии катализатора (никеля, платины) водород реагирует с органическими соединениями, в молекулах которых между атомами углерода имеются кратные связи.

Промышленное получение водорода. Длительное время водород в нашей стране в основном получали из газа, образующегося при нагревании без доступа воздуха каменного угля – при его коксовании. В настоящее время наиболее экономичный способ производства водорода – так называемая каталитическая паровая конверсия метана. При температуре около 1000 °С в присутствии катализатора и паров воды протекает реакция

2СН4 + О2 = СО2 + 2Н2.

Водород очищают от примеси СО2, пропуская образующиеся газы под давлением через воду. Углекислый газ при этом переходит в раствор, а водород не растворяется.

Водород как побочный продукт образуется при получении щелочи и хлора электролизом водного раствора хлорида натрия:

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2,

а также при получении сажи из метана по реакции крекинга

СН4 = С + 2Н2,

при крекинге нефтепродуктов и в результате некоторых других процессов.

Лабораторные методы получения водорода. В лаборатории водород можно получить действием на цинк соляной кислотой или приблизительно 20%-м раствором серной кислоты (в этом случае водород загрязнен SO2). Удобно проводить эти реакции в аппарате Киппа. Иногда для получения водорода используют реакцию алюминия с водным раствором щелочи:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2.

Чистый водород получают путем электролиза водных растворов или щелочи, или сульфата натрия.

Иногда встречается ошибочное утверждение о том, что «водород получают электролизом воды». Конечно, при электролизе водных растворов щелочей или сульфата натрия происходит электрохимическое разложение воды, но нужно иметь в виду, что чистая вода электрический ток не проводит, и подобное утверждение неточно. Для промышленного получения водорода электролиз водных растворов не используют из-за большого расхода при этом электроэнергии и высокой стоимости получаемого водорода (стоимость водорода, образующегося при конверсии метана, заметно ниже).

Страницы: 1 2 3 4 5


Другое по теме:

Непрерывное педагогическое образование
Говоря о проблеме непрерывного образования, необходимо остановиться на таком важнейшем пункте, как непрерывное педагогическое образование. Непрерывное педагогическое образование – это социально-педагогическая система взаимосвязанных форм, этапов, средств, способов подготовки учителя, повышения его ...

Анализ комплекта учебников «Гармония»
В настоящее время начальная школа находится на этапе модернизации и обновления содержания образования. В связи с этим в трех системах начального обучения интенсивно развивается вариативность образовательных программ и учебно-методических комплектов. В силу того, что учителю сложно смоделировать сво ...

Три основные концепции обучения
Концепция обучения – это система взглядов на дидактику и её основные категории, базирующиеся (основанные) на различных философских основаниях. В педагогике концепцию обучения часто называют дидактическими системами (система Коменского). В дидактике к настоящему времени выделяют три основных концепц ...

Категории

Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.edubrilliant.ru