← Водород

Химические свойства водорода

С неметаллами водород — восстановитель, с активными металлами — окислитель.

4. Химические свойства водорода

Водород реагирует с неметаллами и сложными веществами преимущественно как восстановитель (повышая с.о. от 0 до +1). Но в реакциях с самыми активными металлами он выступает окислителем, образуя гидриды (с.о. -1).

СвойствоУравнения реакций и особенности
С галогенами и кислородом
Восстановитель
С фтором реагирует со взрывом в темноте, с хлором — на свету, с кислородом образует "гремучий газ":
H2 + F2 → 2HF
H2 + Cl2 hν→ 2HCl
2H2 + O2 t°→ 2H2O
Горение H₂
Горение H₂

H2 + I2 t°⇄ 2HI (обратимо)
H₂ + I₂
H₂ + I₂
С серой, азотом и углеродом
Восстановитель
Реакции протекают при нагревании. Синтез аммиака (процесс Габера) — обратимый процесс под давлением и с катализатором:
H2 + S t°→ H2S
H₂ + S
H₂ + S

3H2 + N2 t°, p, Fe⇄ 2NH3
2H2 + C t°, p, Ni→ CH4
С оксидами металлов
Восстановитель
Восстанавливает металлы средней активности и малоактивные (правее железа, иногда до цинка) из их оксидов. Оксиды активных металлов не восстанавливаются!
CuO + H2 t°→ Cu + H2O
Восстановление CuO
Восстановление CuO

Fe3O4 + 4H2 t°→ 3Fe + 4H2O
С активными металлами
Окислитель (с.о. -1)
С щелочными (IA) и щелочноземельными (IIA) металлами образует солеобразные бинарные соединения — гидриды:
2Na + H2 t°→ 2NaH
Ca + H2 t°→ CaH2
Важный лайфхак (PSiH): Водород НЕ реагирует ни с фосфором (P), ни с кремнием (Si). Значения их электроотрицательностей очень близки. Запомните: "ПСИХ" (P-Si-H) — они между собой не дружат!

Вопрос 1: Химические свойства (Уравнения)

Проверка

Допишите уравнения реакций водорода с простыми и сложными веществами:

  1. $H_2 + O_2 \xrightarrow{t^\circ} \dots$
  2. $H_2 + N_2 \xrightarrow{t^\circ, p, Fe} \dots$
  3. $H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} \dots$
  4. $H_2 + CuO \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$
  5. $H_2 + Na \xrightarrow{t^\circ} \dots$

Ответ:

  1. $2H_2 + O_2 \xrightarrow{t^\circ} 2H_2O$
  2. $3H_2 + N_2 \rightleftarrows 2NH_3$ (синтез аммиака Габера-Боша)
  3. $H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} 2HCl$ (взрыв на свету)
  4. $H_2 + CuO \xrightarrow{t^\circ} Cu + H_2O$ (восстановление металлов)
  5. $H_2 + 2Na \xrightarrow{t^\circ} 2NaH$ (гидрид натрия, водород здесь окислитель)