Калий нагрели в атмосфере водорода


Натрий нагрели в атмосфере водорода. При добавлении к полученному веществу воды наблюдали выделение газа и образование прозрачного раствора.

1) При нагревании натрия в атмосфере водорода (T = 250-400oC) образуется гидрид натрия):

2Na + H2 = 2NaH

2) При добавлении воды к гидриду натрия образуется щелочь NaOH, и выделяется водород:

NaH + H2O = NaOH + H2

3) При взаимодействии меди с концентрированным раствором азотной кислоты выделяется бурый газ — NO2:

Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

4) При пропускании бурого газа NO2 через раствор щелочи протекает реакция диспропорционирования – азота N+4 одновременно окисляется и восстанавливается до N+5 и N+3:

2NaOH + 2NO2 = NaNO3 + NaNO2 + H2O

(реакция диспропорционирования 2N+4 → N+5 + N+3).

Водород - Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее стихии: водород

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Мира Сентилингам

На этой неделе мы узнаем, что значит быть на вершине и номер один, когда мы встречаемся с Королем стихий.Вот Брайан Клегг.

Брайан Клегг

Забудьте, 10 Даунинг-стрит или 1600 Пенсильвания-авеню, самый престижный адрес во вселенной . - номер один в периодической таблице, водород. В науке простоту и красоту часто приравнивают, и это делает водород таким же красивым, каким он есть, а единственный протон и одинокий электрон составляют самый компактный элемент из существующих.

Водород существует с тех пор, как атомы впервые образовались в остатках Большого взрыва, и на сегодняшний день это самый распространенный элемент.Несмотря на миллиарды лет, в течение которых бесчисленные звезды превращали водород в гелий, он по-прежнему составляет 75 процентов обнаруживаемого содержимого Вселенной.

Этот легкий, бесцветный, легковоспламеняющийся газ сохраняет свою уникальность тем, что имеет только названные изотопы (и некоторые из самых известных к тому же): дейтерий с добавленным нейтроном в ядре и тритий с двумя нейтронами.

Водород необходим для жизни, Вселенной и почти всего. На самом деле жизнь во многом зависит от этого.Без водорода у нас не было бы Солнца, которое давало бы нам тепло и свет. Не было бы никаких полезных органических соединений, которые могли бы формировать строительные блоки жизни. И самой важной субстанции для существования жизни, воды, не существовало бы.

Только благодаря особой уловке водорода мы вообще можем использовать воду. Водород образует слабые связи между молекулами, цепляясь за соседние атомы кислорода, азота или фтора. Именно эти водородных связей придают воде многие ее свойства.Если бы их не было, температура кипения воды была бы ниже -70 градусов по Цельсию. Жидкой воды на Земле не было бы.

Водород был невольным открытием Парацельса, швейцарского алхимика шестнадцатого века, известного также как Теофраст Филипп Ауреол Бомбаст фон Гогенхайм. Он обнаружил, что что-то легковоспламеняющееся пузырится из металлов, которые попадают в сильные кислоты, не зная о химической реакции, которая приводит к образованию солей металлов и высвобождению водорода, что ряд других ученых, включая Роберта Бойля, самостоятельно открыли за эти годы.

Тем не менее, первым человеком, который понял, что водород - это уникальное вещество, которое он назвал «воспламеняющийся воздух», был Генри Кавендиш, благородный предок Уильяма Кавендиша, который позже дал свое имя той, которая впоследствии стала самой известной в мире физической лабораторией в Кембридже. , Между 1760-ми и 1780-ми годами Генри не только выделил водород, но и обнаружил, что при его сгорании он соединяется с кислородом (или, как его называли, «дефлогистированным воздухом»), образуя воду. Эти неуклюжие термины были отброшены французским химиком Антуаном Лавуазье, который навсегда изменил химическое обозначение, назвав горючий воздух «водородом», геном или создателем гидроэнергии, водой.

Поскольку водород очень легкий, чистый элемент обычно не встречается на Земле. Он просто уплыл бы. Основные компоненты воздуха, азот и кислород, в четырнадцать и шестнадцать раз тяжелее, что придает водороду огромную плавучесть. Эта легкость водорода сделала его естественным для одного из первых практических применений - наполнения воздушных шаров. Ни один воздушный шар не взлетает так же хорошо, как водородный шар.

Первое такое воздушное судно было создано французским ученым Жаком Шарлем в 1783 году, вдохновившись успехом братьев Монгольфье за ​​пару месяцев до того, как использовать водород в воздушном шаре из шелка, пропитанного резиной.У водорода, казалось, было гарантированное будущее в летательных аппаратах, подкрепленное изобретением дирижаблей, построенных на жесткой раме, которые в Великобритании называются дирижаблями, но более известны под своим немецким прозвищем Цеппелины, в честь их восторженного промоутера Графа Фердинанда фон Цеппелина.

Эти дирижабли вскоре стали небесными лайнерами, безопасно и плавно доставляя пассажиров через Атлантику. Но, несмотря на предельную легкость водорода, у него есть еще одно свойство, убивающее дирижабли, - водород легко воспламеняется.Разрушение огромного дирижабля «Гинденбург», вероятно, в результате пожара, вызванного статическим электричеством, было замечено потрясенными зрителями по всему миру. Водородный дирижабль был обречен.

Тем не менее, водород остается игроком в области транспорта из-за высокой эффективности его сгорания. Многие из ракет НАСА, в том числе вторая и третья ступени Сатурн V программы Аполлона и главные двигатели космического корабля, работают за счет сжигания жидкого водорода с чистым кислородом.

Еще недавно водород был предложен в качестве замены ископаемого топлива в автомобилях.Здесь у него есть большое преимущество перед горением бензина, так как он дает только воду. Выбросы парниковых газов отсутствуют. Наиболее вероятный способ использовать водород - не сжигать его взрывом, а использовать в топливном элементе, где электрохимическая реакция используется для производства электричества для питания транспортного средства.

Однако не все уверены, что будущее за автомобилями, работающими на водороде. Нам понадобится сеть водородных заправок, а он остается опасным взрывоопасным веществом. В то же время он менее эффективен, чем бензин, потому что литр бензина содержит примерно в три раза на больше полезной энергии, чем литр жидкого водорода (если вы используете сжатый газообразный водород, которого может быть в десять раз больше) ,Другая проблема - получение водорода. Он поступает либо из углеводородов, потенциально оставляющих остатки парниковых газов, либо из-за электролиза воды с использованием электроэнергии, которая не может быть произведена чисто.

Но даже если мы не получим автомобили, работающие на водороде, у водорода все еще есть будущее в виде более впечатляющего источника энергии - ядерного синтеза, источника энергии солнца. Термоядерные электростанции далеки от практического применения, но дают надежду на получение чистой энергии в изобилии.

Как бы мы ни использовали водород, мы не можем отнять его первенство. Это numero uno, высшее, король стихий.

Meera Senthilingam

Таким образом, это самый распространенный элемент, он необходим для жизни на Земле, питает космические ракеты и может помочь нам избавиться от ископаемых видов топлива. Вы можете понять, почему Брайан Клегг считает водород номером один. На следующей неделе мы встречаемся с хронометристом таблицы Менделеева.

Tom Bond

Одно из современных применений - атомные часы, хотя рубидий считается менее точным, чем цезий.Рубидиевая версия атомных часов использует переход между двумя состояниями сверхтонкой энергии изотопа рубидий-87. Эти часы используют микроволновое излучение, которое настраивается до тех пор, пока оно не соответствует сверхтонкому переходу, и в этот момент интервал между гребнями волны излучения может использоваться для калибровки самого времени.

Meera Senthilingam

А чтобы узнать больше о ролях рубидия, присоединяйтесь к Тому Бонду на следующей неделе в программе Chemistry in its Element. А пока я Мира Сентилингам, спасибо, что выслушали, и до свидания.

(промо)

(конец промо)

,

Как образовалась атмосфера Земли?

Дыши!

Никто не знает другой планеты, где можно сделать эту простую вещь.

У других планет и спутников в нашей солнечной системе есть атмосферы, но ни одна из них не может поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Они либо слишком плотные (как на Венере), либо недостаточно плотные (как на Марсе), и ни у одного из них нет большого количества кислорода, драгоценного газа, в котором мы, земные животные, нуждаемся каждую минуту.

Так как же наша атмосфера стала такой особенной?

Некоторые ученые описывают три этапа эволюции атмосферы Земли в ее нынешнем виде.

Земля только что образовалась: Как и Земля, водород (H 2 ) и гелий (He) были очень теплыми. Эти молекулы газа двигались так быстро, что избежали гравитации Земли и в конечном итоге все улетели в космос.

  1. Первоначальная атмосфера Земли, вероятно, состояла только из водорода и гелия, потому что это были главные газы в пыльном газообразном диске вокруг Солнца, из которого сформировались планеты. Земля и ее атмосфера были очень горячими.Молекулы водорода и гелия движутся очень быстро, особенно в тепле. На самом деле, они двигались так быстро, что в конечном итоге все избежали гравитации Земли и улетели в космос.

Молодая Земля: Вулканы выделяли газы H 2 O (вода) в виде пара, диксоида углерода (CO 2 ) и аммиака (NH 3 ). Углекислый газ растворен в морской воде. Простые бактерии процветали на солнечном свете и CO 2 . Побочный продукт - кислород (O 2 ).

  1. «Вторая атмосфера» Земли возникла с самой Земли.Было много вулканов, намного больше, чем сегодня, потому что земная кора все еще формировалась. Вулканов выпущено

    1. пар (H 2 O, с двумя атомами водорода и одним атомом кислорода),
    2. диоксид углерода (CO 2 , с одним атомом углерода и двумя атомами кислорода),
    3. аммиак (NH 3 , с одним атомом азота и тремя атомами водорода).

Текущая Земля: Растения и животные процветают в равновесии.Растения поглощают углекислый газ (CO 2 ) и выделяют кислород (O 2 ). Животные поглощают кислород (O 2 ) и выделяют CO 2 . При горении также выделяется CO 2 .

  1. Большая часть CO 2 растворяется в океанах. В конце концов, появилась простая форма бактерий, которая могла жить за счет энергии Солнца и углекислого газа в воде, производя кислород в качестве побочного продукта.Таким образом, кислород начал накапливаться в атмосфере, а уровень углекислого газа продолжал падать. Между тем молекулы аммиака в атмосфере были разрушены солнечным светом, оставив азот и водород. Водород, являясь самым легким элементом, поднялся до верхних слоев атмосферы, и большая часть его в конечном итоге улетела в космос.

Теперь у нас есть «третья атмосфера» Земли, которую мы все знаем и любим, - атмосфера, содержащая достаточно кислорода для развития животных, включая нас самих.

Итак, растения и некоторые бактерии используют углекислый газ и выделяют кислород, а животные используют кислород и выделяют углекислый газ - как удобно! Атмосфера, от которой зависит жизнь, была создана самой жизнью.

,

заметок о водороде | 9 класс> Наука> Некоторые газы

Толстый слой воздуха, окружающий Землю, называется атмосферой.

Символ: H
Молекулярная формула: H 2
Валентность: 1
Позиция в периодической таблице: Группа-1A, Период-1
Электронная конфигурация: 1 (1s 1 )
Атомный номер: 1
Атомный вес: 1.008
Молекулярный вес: 2.026amu
Точка замерзания: -259,14 ° C
Точка кипения: -252,87 ° C

Происхождение

Водород является химически активным элементом и поэтому не часто встречается в свободном состоянии.В комбинированной форме это важный компонент воды, кислоты, щелочи и многих органических соединений овощей и продуктов животного происхождения.

Общие методы получения газообразного водорода

Из кислот:
Металлы, такие как цинк, железо, магний и т. Д., Более электроположительны, чем водород, и реагируют с кислотой с образованием газообразного водорода.
Zn + дил. H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2

Из щелочей:
Водородный газ может быть получен в результате воздействия таких металлов, как цинк, алюминий и т. Д.с кипящей каустической содой.
Zn + NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2
Из воды: при обычной температуре высокоактивные металлы, такие как натрий, калий, кальций и т. Д., Реагируют с водой с выделением газообразного водорода.
2Na + 2H 2 O → NaOH + H 2

Подготовка газообразного водорода в лаборатории

Принцип:
При примеси гранулированный цинк вступает в реакцию с разбавленной серной кислотой. Они взаимодействуют вместе с образованием сульфата цинка и газообразного водорода.Принципиальная реакция следующая.
Цинк + Серная кислота → Сульфат цинка + Водород ↑
Zn + разбав. H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2

Возьмите несколько зерен гранулированного цинка в бутылку Вульфа, снабженную воронкой для чертополоха и подающей трубкой с пробками. Следующий конец подающей трубки опустить под воду в пневматическом желобе с ульевой полкой. Переверните емкость с газом, полностью наполненную водой, над полкой улья и опустите в нее конец трубки подачи.Через воронку для чертополоха налейте разбавленную серную кислоту. Начинается оживленное действие, и выделяется газообразный водород. Затем газообразный водород собирается в газовом сосуде за счет вытеснения воды вниз.
Zn + дил. H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2

Если реакция идет медленно, мы можем добавить немного раствора сульфата меди для ускорения реакции.

Меры предосторожности

  • Аппарат должен быть герметичным.
  • Концентрированная серная кислота не должна использоваться, потому что она производит диоксид серы вместо газообразного водорода.
  • Неочищенный цинк следует использовать вместо чистого цинка, поскольку с чистым цинком реакция замедляется.
Испытание водорода

Чтобы проверить, является ли добываемый газ водородом или нет, когда зажженный осколок вводится в горловину газового баллона. Газ вспыхивает очень слабым бледно-голубым пламенем в горловине банки с хлопком, и осколок гаснет.

Производство водорода

Из метаново-парового процесса:
Когда смесь пара и метана проходит над нагретым никелевым катализатором при 1200 ͦC и сжимается до 30 атмосфер, образуется водородный газ.Метан получается как побочный продукт нефтяной промышленности.
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2

Катализатор - это химическое вещество, которое изменяет скорость химической реакции, которое само остается химически неизменным, поскольку не принимает участия в химической реакции. Это явление известно как катализ.

Путем электролиза воды:

Небольшое количество разбавленной кислоты наливается в вольтаметр, содержащий воду, чтобы получить сильный электролит, как показано на рисунке.В электролитической ячейке или вольтаметре железо используется в качестве катода, в то время как никель используется в качестве катода, а железо с никелевым покрытием действует как анод. Эти два электрода друг от друга отделяет асбестовая диафрагма. Эта диафрагма предотвращает смешивание газообразного водорода и газообразного кислорода. При пропускании электрического тока на катоде образуется водород, а на аноде - кислород.

,

Водородный газ - обзор

3.5.2 Трубопроводы

Производители водородного газа в Соединенных Штатах и ​​Европе накопили многолетний опыт работы с транспортными трубопроводами, изготовленными из углеродистой стали, и в настоящее время эксплуатируют более 1500 км трубопроводов [13, 49]. В системах трубопроводов большого диаметра (> 2,5 см), используемых для локального распределения газообразного водорода в крупномасштабных промышленных предприятиях, также широко используются низколегированные стали, такие как хромомолибденовые стали, особенно для работы при повышенных температурах.Трубопроводы и трубопроводы, изготовленные из низколегированных и углеродистых сталей, надежно и безопасно работают в среде водородного газа.

Для стальных трубопроводов могут потребоваться продольные (шовные) сварные швы для изготовления участков трубопровода, а также кольцевые сварные швы для создания трубопроводной системы. Следовательно, свойства сварных швов тщательно контролируются, чтобы предотвратить водородное охрупчивание. Системы магистральных трубопроводов изготовлены из углеродистой стали с относительно низкой прочностью, такой как ASTM A53 Grade B, ASTM A106 Grade B,

.

Смотрите также