Химический способ получения водорода

Химический способ получения водорода

В уроке 26 «Получение водорода и его применение» из курса «Химия для чайников» узнаем о получении водорода в лабораториях и в промышленности, а также выясним в каких отраслях промышленности его применяют.

Водород находит широкое применение в технике и лабораторных исследованиях. Мировое промышленное производство водорода из меряется десятками миллионов тонн в год.

Выбор промышленного способа получения простых веществ зависит от того, в какой форме соответствующий элемент находится в природе. Водород находится в природе преимущественно в соединениях с атомами других элементов. Поэтому для его получения необходимо использовать химические методы. Эти же методы применяют для получения водорода и в лабораторной практике.

Получение водорода в лаборатории

В лабораториях водород получают уже известным вам способом, действуя кислотами на металлы: железо, цинк и др. Поместим на дно пробирки три гранулы цинка и прильем небольшой объем соляной кислоты. Там, где кислота соприкасается с цинком (на поверхности гранул), появляются пузырьки бесцветного газа, которые быстро поднимаются к поверхности раствора:

Атомы цинка замещают атомы водорода в молекулах кислоты, в результате чего образуется простое вещество водород Н2, пузырьки которого выделяются из раствора. Для получения водорода таким способом можно использовать не только хлороводородную кислоту и цинк, но и некоторые другие кислоты и металлы.

Соберем водород методом вытеснения воздуха, располагая пробирку вверх дном (объясните почему), или методом вытеснения воды и проверим его на чистоту. Пробирку с собранным водородом наклоняем к пламени спиртовки. Глухой хлопок свидетельствует о том, что водород чистый; «лающий» громкий звук взрыва говорит о загрязненности его примесью воздуха.

В химических лабораториях для получения относительно небольших объемов водорода обычно применяют способ разложения воды с помощью электрического тока:


Из уравнения процесса разложения следует, что из 2 моль воды образуются 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, и соотношение объемов этих газов также равно:

Получение водорода в промышленности

Очевидно, что при огромных объемах промышленного производства сырьем для получения водорода должны быть легкодоступные и дешевые вещества. Такими веществами являются природный газ (метан СН4) и вода. Запасы природного газа очень велики, а воды — практически неограниченны.

Самый дешевый способ получения водорода — разложение метана при нагревании:

Эту реакцию проводят при температуре около 1000 °С.

В промышленности водород также получают, пропуская водяные пары над раскаленным углем:

Существуют и другие промышленные способы получения водорода.

Читайте также:  Сшить майку своими руками без выкройки

Применение водорода

Водород находит широкое практическое применение. Основные области его промышленного использования показаны на рисунке 103.

Значительная часть водорода идет на переработку нефти. Около 25 % производимого водорода расходуется на синтез аммиака NH3. Это один из важнейших продуктов химической промышленности. Производство аммиака и азотных удобрений на его основе осуществляется в нашей стране на ОАО «Гродно Азот». Республика Беларусь поставляет азотные удобрения во многие страны мира.

В большом количестве водород расходуется на получение хлороводородной кислоты. Реакция горения водорода в

кислороде используется в ракетных двигателях, выводящих в космос летательные аппараты. Водород применяют и для получения металлов из оксидов. Таким способом получают тугоплавкие металлы молибден и вольфрам.

В пищевой промышленности водород используют в производстве маргарина из растительных масел. Реакцию горения водорода в кислороде применяют для сварочных работ. Если использовать специальные горелки, то можно повысить температуру пламени до 4000 о С. При такой температуре проводят сварочные работы с самыми тугоплавкими материалами.

В настоящее время в ряде стран, в том числе и в Беларуси, начаты исследования по замене невозобновляемых источников энергии (нефти, газа, угля) на водород. При сгорании водорода в кислороде образуется экологически чистый продукт — вода. А углекислый газ, вызывающий парниковый эффект (потепление окружающей среды), не выделяется.

Предполагают, что с середины XXI в. должно быть начато серийное производство автомобилей на водороде. Широкое применение найдут домашние топливные элементы, работа которых также основана на окислении водорода кислородом.

Краткие выводы урока:

  1. В лаборатории водород получают действием кислот на металлы.
  2. В промышленности для получения водорода используют доступное и дешевое сырье — природный газ, воду.
  3. Водород — это перспективный источник энергии XXI в.

Надеюсь урок 26 «Получение водорода и его применение» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.

Методы выделения

Водород – это лёгкий бесцветный газ, занимающий первую клетку в периодической системе Менделеева. Газ нетоксичен, но горюч и взрывоопасен. Это самый распространённый элемент во Вселенной.

Рис. 1. Водород в периодической таблице.

С водородом химические элементы легко образуют неустойчивые связи, которые легко разрушаются, например, при нагревании.
В промышленности водород выделяют:

В лабораторных условиях получают водород в результате реакции металла с кислотой. Кроме того, водород образуется при взаимодействии пара воды с металлами и неметаллами, а также при электролизе воды.

Читайте также:  Так кладут плитку в нормальных странах

Основные способы получения водорода описаны в таблице.

Взаимодействие

Реакция получения

Побочные продукты

Гидрида кальция с водой

Гидрида натрия с водой

Водяного пара с раскалённым железом

Оксид железа (II, III)

Водяного пара с раскалённым коксом (газификация угля)

Метана с водяным паром (разложение метана при 1000°C)

Фиолетового фосфора и водяного пара

Цинка с разбавленной соляной кислоты

Соль хлорид цинка

Алюминия или кремния со щёлочью и водой

Соль тетрагидроксоалюминат натрия или

Разложение метана при высокой температуре

Электролитический способ разложения воды (добавляют электролиты, например, КОН)

Электролиз растворов солей

Гидроксид натрия и свободный хлор

Рис. 2. Электролиз солей.

Водород при взаимодействии с кислотами и металлами, содержащими примеси, получается загрязнённым, поэтому проводят процесс очистки. Для этого полученное водородное соединение пропускают через раствор перманганата или бихромата калия, а затем через раствор гидроксида калия и концентрированную серную кислоту.

Использование водорода

Реакции собирания и распознавания водорода необходимы для извлечения чистого газа, который используется в качестве экологического топлива, а также участвует в различных химических реакциях для получения соединений.
Водород применяется в различных отраслях промышленности:

  • при производстве аммиака (NH3);
  • для получения соляной кислоты (HCl);
  • при синтезе метилового спирта;
  • для восстановления металлов;
  • при сварке (в результате взаимодействия водорода и кислорода выделяется большое количество тепла);
  • для получения растительных жиров при производстве маргарина.

Водород использовался для наполнения воздушных шаров и аэростатов. Сегодня сжиженный водород – топливо для ракет.

Рис. 3. Сжиженный водород.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса узнали, как получают водород в промышленных и лабораторных условиях. Водород выделяется в ходе реакций металлов, гидридов, фосфора с водой, при газификации угля, при взаимодействии цинка с соляной кислотой и алюминия или кремния со щёлочью. Водород получают из метана путём его окисления, разложения при высокой температуре или при взаимодействии с водой. Также водород выделяется при электролизе солей и разложении воды.

Самый первый элемент, который вы встретите, открыв периодическую таблицу Менделеева это водород. Весьма простое вещество водород (H2) представляет собой бесцветный газ. Водород, сам по себе, горючь и взрывоопасен. Водород нетоксичен, но практически не встречается в природе в чистой виде – его, как правило, извлекают из других веществ разнообразными способами. В этой статье описано простой и доступный рецепт получения водорода химическим способом.

Получение водорода в домашних условиях:

Получить водород в домашних условиях, на пример, для того что бы надуть воздушный шарик или просто из любопытства. Можно достаточно быстро и просто, с минимальными затратами времени и денег – вам для этого не нужны редкие химические реактивы.

Читайте также:  Почему дымит печь буржуйка

Предупреждение:

Водород — бесцветный газ, который горюч и взрывоопасен – проводите свои опыты, соблюдая все правила техники безопасности.

Рецепт первый, не проверенный:

Вам понадобится поваренная соль, медный купорос и алюминиевая фольга или проволока (алюминиевая стружка), вода и стеклянные ёмкости для смешивани.

Насыпьте в отдельный одноразовый стаканчик медный купорос (количество выбирайте сами), а в другой стаканчик поваренную соль в таком же количестве (купорос и соль пропорция один к одному) После вам необходимо растворить в стеклянной банкевашу смесь. Далее вам необходимо высыпать в раствор соли и медного купороса алюминиевую стружку и можете наблюдать выделение водорода.

Рецепт второй, проверенный нами:

Я делал так: взял медный купорос и каустическую соду (средство для прочистки труб типа крот), по чайной ложке (пропорция 1:1) и растворил в ста миллилитрах воды. После чего высыпал туда мелко нарезанную алюминиевую проволоку. Смесь аж забурлила, очень активно начал выделятся водород, и выделялся до того момента пока смесь была голубого цвета. Когда смесь стала белой, водород уже не выделялся, хотя бурление продолжалось. Видимо медный купорос весь прореагировал и его необходимо туда добавлять снова и снова. Я поджигал смесь и она горела оранжевым пламенем пока была синей и выделялся водород, как побелела — гореть перестала. Если вы начинающий химик и не знаете всех правил техники безопасности, то поджигать смесь я вам не советую — это взрывоопасно.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт https://bip-mip.com/

  1. Светящиеся краски. Изготовление светящихся красок своими руками (часть 1)Существуют вещества которые светятся благодаря запасенной энергии. Их свечение может.
  2. Рецепт мыльных пузырейРадужные, весёлые, простые и такие хрупкие, мыльные пузыри крепко засели.
  3. Клей для стекла своими рукамиВ настоящее время появилось достаточно много качественных клеящих средств для.
  4. Сургуч своими рукамиПора писем опечатанных сургучом давно закончилась, теперь сургучная печать применяется.
  5. Химическая окраска металлаЧасто необходимо нанести стойкие и несмываемые надписи или рисунки на.
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector