Образцы решения задач

Пример 1. В результате реакции взаимодействия гидрида кальция с водой выделилось 5,6л газа (н.у.). Рассчитайте массу гидрида кальция, вступившего в реакцию.

Решение. Напишем уравнение соответствующей реакции:

СаН₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + 2Н₂↑

Согласно условию задачи выделилось 5,6 л газа.

Из уравнения реакции следует, что если в реакцию вступает 1 моль, т.е. 42г. гидрида кальция, выделяется 2 моля газа, т.е. 44,8л Н₂ .

Отсюда Ответ: 5,25г.

Пример 2. При электролизе гидроксида натрия на катоде получено 8,4 л (н. у.) водорода. Определите объем кислорода, выделившегося на аноде.

Ответ:16,8л.

Решение. Запишем схемы процессов, протекающих на катоде и аноде.

Катод: 2H₂O + 2е = H₂ + 2OH^-

Анод: 4OH^- - 4е = О₂ + 2Н₂О

Просуммируем обе полуреакции и получим: 2H₂O = 2H₂ + О₂, то есть при выделении 44,8 л водорода одновременно выделяется 22,4 л кислорода, следовательно, выделится 4,2 л кислорода. Задачу можно решить устно, учитывая, что эквивалентные объемы водорода и кислорода относятся как 2:1.

Ответ:4,2л.

Пример 3. Напишите уравнения реакций взаимодействия атомарного водорода а) с хлором и б) с магнием. Объясните, в чем существенная разница между этими процессами.

Решение. а) При взаимодействии водорода с хлором водород окисляется и приобретает положительную степень окисления, образуется хлорид водорода:

2H + Cl₂ = 2HCl

б) При взаимодействии водорода с магнием водород восстанавливается и приобретает отрицательную степень окисления, образуется гидрид магния:

2H + Mg = MgH₂

Образец тестового опроса. Водород. Вода.

1. Укажите, электролизом водного раствора какого вещества можно получить водород:

1)CuSO₄; 2) AgNO₃; 3) NaCl; 4) CuCl₂; 5) H[AuCl₄].

2. Укажите продукты взаимодействия СаН₂ с водой:

1) СаО↓+ Н₂ ↑; 2) Са(ОН)₂↓+ Н₂ ↑; 3) СаН₂+ O₂↑;

4) не взаимодействует.

3. При электролизе водного раствора NaOH на аноде выделилось 2,8 л. кислорода (н.у.). Укажите объем водорода (н.у.), выделившегося при этом на катоде:

1) 8,4; 2) 22,4; 3) 11,2; 4) 5,6; 5) 2,8 л.

4. Укажите вещество, при взаимодействии с которым водород является окислителем:

1) MgCl₂ ; 2) FеO; 3) Cl₂; 4) Mg; 5) О₂ .

5. Укажите состав воды, замерзающей при более низкой температуре:

1) H₂O 2) D₂O 3) T₂O.

Контрольные вопросы и упражнения

1. Объясните с точки зрения химической связи, почему: а) существует молекула Н₂, но не образуются молекулы Н₃ и Не₂;

б) существует частица Н₂⁺, но не может существовать частица Н₂²⁺.

2. Соединения:

а) HBr, HF, HI, НС1

б) Н₂Sе, Н₂S, Н₂Те, Н₂O

в) H₂O, CH₄, HF, NН₃

расположите (отдельно для каждого ряда) в порядке увеличения полярности связи.

3. Приведите примеры сходства химических свойств водорода:

а) со щелочными металлами;

б) с галогенами.

4. Укажите состав ядер протия, дейтерия и трития, строение их электронных оболочек. Составьте электронные формулы молекул D₂ и T₂.

5. Составьте формулы веществ:

а) хлорид дейтерия; б) сульфат дейтерия; в) дейтерид лития; г) оксид трития.

6. Известно, что энергия связи в молекуле Н₂ значительно больше (436 кДж/моль), чем в молекуле F₂ (159 кДж/моль). Чем это можно объяснить?

7. Укажите, какая вода — легкая Н₂O, тяжелая D₂O или сверхтяжелая Т₂O - замерзает при более высокой температуре. Ответ обоснуйте.

8. Даны вещества:

СН₄; SnH₄; NH₃; NaH; HBr; В₂Н₆; А1Н₃; Н₂S; Н₂ ;Н₂O ; TiH₄; Н₂O₂; HF

Выберите из них те, которые отвечают гидридам. Сделанный выбор мотивируйте.

9. Перечислите химические функции (роли), которые могут выполнять:

а) молекула Н₂; б) ион Н⁺ (Н₃O⁺); в) ион Н^- в ОВР.

Ответ подтвердите уравнениями реакций.

10. Подберите коэффициенты в уравнениях реакций:

а) СН₄+ О₂ ⇄ СО+ Н₂

б) A1 + НС1 = А1₂Сl₆ + Н₂

в) Н₂+ WО₃ = W + …..

г) Н₂+ NF₃ = N₂ + ...

д) Fе + Н₂O(пар) = Fе₂О₃ + .......

11. Когда реагируют Н₂ с О₂, то говорят, что водород сгорает в кислороде (а не наоборот). Почему? Как аналогичным образом описать реакцию Н₂ с Сl₂? Дайте мотивированные ответы.

12. Составьте уравнения реакций и укажите функции реагентов:

а) Н₂+ TiO₂ = Ti + ... г) LiH + Н₂О =

б) Н₂+Li = д) SiН₄ + Н₂О = SiО₂ + ...

в) Н₂ + FeO = е) NaH + НСl(разб.) =

13. Определите (устно) относительную плотность по водороду смеси Н₂+ Не, содержащей 50% (по объему) гелия. Ответ:1,5

14. Составьте уравнения реакций получения водорода:

а) Ва + Н₂О = в) Al + Н₂SО_4(разб.) =

б) Al+ Н₂О = г) Zn+ МаОН_(конц.) + Н₂О =

15. Установите (устно), в каком случае выделяется большее количество водорода при взаимодействии 12,3 г цинка:

а) с хлороводородной кислотой;

б) с водой в щелочной среде.

16. Некоторые соединения называют твердыми источниками водорода. Приведите примеры таких соединений и уравнения реакций получения водорода из них.

17. Закончите уравнения реакций и подберите коэффициенты:

а) Н⁰ + Н₂SO₄(разб.) + К₂Сг₂О₇ → Сг₂(SO₄)₃ + ….

б) Н⁰ + KNO₃ → KNO₂ + ... (в разб. Н₂SO₄)

в) Н⁰ + KNO3 → NH₃· Н₂О + ... (в конц. КОН)

18. При электролизе воды на аноде получено 8,4 л (н. у.) кислорода. Определите (устно) объем водорода, выделившегося на катоде. Ответ:16,8л.

19. Укажите (устно), у какого иона — Н⁺ или ОН^- в чистой воде больше и во сколько раз:

а) молярная концентрация; б) массовая доля.

Ответ: а) одинаковы, б) больше у ОН^- в 17 раз.