Номер 787, страница 130 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

787. Укажите исходные вещества, которые можно использовать для получения небольших количеств водорода в лабораторных условиях:

а) $Na_2O + Zn;$

б) $Zn + H_3PO_4;$

в) $CaH_2 + H_2O;$

г) $Al + NaOH + H_2O;$

д) $Zn + HNO_{3(\text{разб})};$

е) $LiH + HCl;$

ж) $Fe + H_2SO_{4(\text{конц})};$

з) $Ba(OH)_2 + Zn + H_2O;$

и) $Fe + H_2SO_{4(\text{разб})};$

к) $ZnO + KOH + H_2O.$

Составьте молекулярные уравнения тех реакций, которые можно использовать для получения водорода в лабораторных условиях.

Для получения небольших количеств водорода в лабораторных условиях подходят реакции, в которых активный или амфотерный металл взаимодействует с неокисляющей кислотой или щелочью, а также реакции гидридов с водой или кислотами. Не подходят реакции с кислотами-окислителями (концентрированная серная, любая азотная), так как в них восстанавливается кислотный остаток, а не водород. Также не подходят реакции, не являющиеся окислительно-восстановительными.

Исходя из этого, для получения водорода можно использовать исходные вещества, указанные в пунктах: б, в, г, е, з, и.

Ниже приведены молекулярные уравнения соответствующих реакций.

б) Zn + H₃PO₄

Цинк является металлом средней активности и стоит в электрохимическом ряду напряжений до водорода, поэтому он вытесняет водород из ортофосфорной кислоты, которая не проявляет сильных окислительных свойств. В результате реакции образуется нерастворимый фосфат цинка и выделяется газообразный водород.

$3Zn + 2H_3PO_4 \rightarrow Zn_3(PO_4)_2 \downarrow + 3H_2 \uparrow$

Ответ: $3Zn + 2H_3PO_4 \rightarrow Zn_3(PO_4)_2 \downarrow + 3H_2 \uparrow$

в) CaH₂ + H₂O

Гидрид кальция – это гидрид активного металла, который бурно реагирует с водой. В ходе этой окислительно-восстановительной реакции происходит образование гидроксида кальция и выделение большого количества водорода. Этот способ удобен для получения водорода без использования кислот.

$CaH_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow + 2H_2 \uparrow$

Ответ: $CaH_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 \downarrow + 2H_2 \uparrow$

г) Al + NaOH + H₂O

Алюминий – амфотерный металл, он способен реагировать как с кислотами, так и с растворами щелочей. При взаимодействии алюминия с водным раствором гидроксида натрия образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат натрия — и выделяется водород.

$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

Ответ: $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$

е) LiH + HCl

Гидрид лития реагирует с соляной кислотой. Это реакция, в которой гидрид-ион (H⁻) из гидрида лития взаимодействует с протоном (H⁺) из кислоты, образуя молекулярный водород. Реакция протекает очень энергично.

$LiH + HCl \rightarrow LiCl + H_2 \uparrow$

Ответ: $LiH + HCl \rightarrow LiCl + H_2 \uparrow$

з) Ba(OH)₂ + Zn + H₂O

Подобно алюминию, цинк также является амфотерным металлом. Он реагирует с растворами щелочей, к которым относится гидроксид бария. В реакции с водным раствором гидроксида бария цинк образует комплексную соль — тетрагидроксоцинкат бария — и водород.

$Zn + Ba(OH)_2 + 2H_2O \rightarrow Ba[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$

Ответ: $Zn + Ba(OH)_2 + 2H_2O \rightarrow Ba[Zn(OH)_4] + H_2 \uparrow$

и) Fe + H₂SO₄(разб)

Это классический лабораторный способ получения водорода. Железо, как металл, стоящий в ряду напряжений левее водорода, вытесняет его из разбавленной серной кислоты. В отличие от концентрированной, разбавленная серная кислота не является сильным окислителем, поэтому продуктами реакции являются соль (сульфат железа(II)) и водород.

$Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$

Ответ: $Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2 \uparrow$