Открытие водорода
С древних времен людям были известны вещества, способные растворять некоторые металлы. Слабые растворы этих веществ имеют кислый вкус, поэтому их назвали «кислоты». Например, лимонная кислота содержится в лимоне, яблочная кислота – в яблоке. Вещество с химической формулой H2SO4 называется серной кислотой.
Многие исследователи проводили опыты с кислотами. Было замечено, что при действии кислот на некоторые металлы выделяются пузырьки газа. Полученный газ легко воспламенялся, и его назвали «горючим воздухом».
Подробно свойства этого газа были изучены английским ученым Г. Кавендишем в 1766г. Он помещал металлы в растворы серной и соляной кислот и во всех случаях получал одно и то же легкое газообразное вещество, которое позже назвали водородом.
Реакции замещения
Приведем примеры уравнений реакций взаимодействия металла с кислотой, в ходе которых образуется водород. При взаимодействии железа с соляной кислотой образуется хлорид железа (II) и водород. При взаимодействии железа с раствором серной кислоты образуется сульфат железа (II) FeSO4 и водород. Обратите внимание, в обеих реакциях водород выделяется из раствора, что показано с помощью стрелки.
Рис. 1. Взаимодействие железа с соляной кислотой
Рис. 2. Взаимодействие железа с раствором серной кислоты
Приведенные реакции относятся к типу замещения. В каждую из этих реакций вступает одно простое вещество и одно сложное вещество, и образуется новое простое и новое сложное. Такие реакции и называются реакциями замещения.
Некоторые металлы могут замещать водород в кислотах.
Поэтому, кислотами называют вещества, в состав которых входит водород, способный замещаться металлами.
Происхождение названия и физические свойства водорода
Название «водород» происходит от греч. слов «гидор» - вода и «генао» - рождаю, т.е. «рождающий воду». Действительно, при горении водорода образуется вода. Это название предложил А. Лавуазье в 1779 г.
Водород является самым распространенным химическим элементом Вселенной, из него в основном состоят звезды. Химический элемент водород входит в состав всех растений и животных, а также в состав самого распространенного вещества на Земле – воды.
Простое вещество водород имеет формулу Н2. Это газообразное вещество, без вкуса и запаха, малорастворимое в воде. Температура кипения водорода -253°С. Водород – самый легкий из всех газообразных веществ, он в 14,5 раз легче воздуха.
Получение водорода
Способы получения водорода в лаборатории и промышленности различны. В промышленности водород нужно получать в больших объемах из дешевого сырья. Обычно его получают в результате электролитического разложения воды или при восстановлении углем водяного пара.
В результате электролиза воды образуются газообразные вещества – водород и кислород. При восстановлении углем водяного пара образуются водород и угарный газ СО.
В лаборатории водород получают при взаимодействии металлов (например, цинка) с кислотами.
Чаще всего проводят реакцию цинка с соляной кислотой в аппарате Киппа.
Рис. 3. Получение водорода взаимодействием цинка с соляной кислотой в аппарате Киппа
В небольших количествах водород можно получить и в обычной пробирке при взаимодействии цинка с соляной кислотой.
Проведем опыт. Поместим в пробирку несколько гранул цинка, прильем немного соляной кислоты, закроем пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Наденем на трубку пустую пробирку. Выделяющийся в ходе реакции водород будет подниматься вверх, т.к. он значительно легче воздуха, и заполнит пустую пробирку. Этот метод собирания водорода называется вытеснение воздуха. Чтобы доказать, что образовавшийся газ является водородом, поднесем пробирку, заполненную газом к пламени спиртовки. Мы услышим хлопок или свистящий звук.
Водород можно собрать и методом вытеснения воды, т.к. он практически не растворяется в воде.
Список рекомендованной литературы
1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й кл.: к учеб. П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2006. (с.85-88)
2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с. 75-78)
3. Химия. 8 класс. Учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.:Астрель, 2013. (§24)
4. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§30)
5. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: неорг. химия: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений. М.: Просвещение. 2018. § 28-30.
6. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред.В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.
Дополнительные веб-ресурсы
1. Нерастворимость водорода в воде (Источник).
2. Получение водорода и проверка его на чистоту (Источник).
Домашнее задание
1) с. 76-78 №№ 2,3,5,6,9 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.
2) с.140-141 №№ 2,6 из учебника П.А. Оржековского, Л.М. Мещеряковой, М.М. Шалашовой «Химия: 8кл.», 2013 г.
