Номер 3, страница 163 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

3. Заполните таблицу «Применение водорода».

Свойства водорода

Реакция с кислородом

Взаимодействие с азотом

Взаимодействие с хлором

Взаимодействие с оксидами тугоплавких металлов

Гидрирование бензола

Реакция с кислородом

Взаимодействие водорода с кислородом — это экзотермическая реакция горения, в результате которой образуется вода и выделяется большое количество энергии. Смесь водорода с кислородом в объемном соотношении 2:1 (гремучий газ) взрывоопасна. Высокая температура пламени (до 2800°C) и экологическая чистота продукта реакции обуславливают его применение.

Ответ: Области применения: использование в качестве экологически чистого ракетного топлива; сварка и резка тугоплавких металлов с помощью кислородно-водородного пламени. Уравнение реакции: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$.

Взаимодействие с азотом

Водород реагирует с азотом при высоком давлении, высокой температуре и в присутствии катализатора (процесс Габера-Боша). В результате этой обратимой реакции синтезируется аммиак, который является важнейшим продуктом химической промышленности.

Ответ: Области применения: синтез аммиака, который используется для производства азотных удобрений, азотной кислоты и других азотсодержащих соединений. Уравнение реакции: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.

Взаимодействие с хлором

Водород реагирует с хлором на свету или при нагревании, образуя хлороводород. Эта цепная реакция является основным промышленным способом получения чистого хлороводорода, который затем используется для производства соляной кислоты и в органическом синтезе.

Ответ: Области применения: синтез хлороводорода для получения соляной кислоты и хлорорганических соединений (например, винилхлорида для производства ПВХ). Уравнение реакции: $H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} 2HCl$.

Взаимодействие с оксидами тугоплавких металлов

При высоких температурах водород проявляет сильные восстановительные свойства, отнимая кислород у оксидов многих металлов. Этот процесс (водородотермия) применяется в металлургии для получения чистых тугоплавких металлов, таких как вольфрам и молибден, из их руд.

Ответ: Области применения: получение чистых металлов (например, вольфрама, молибдена, меди) из их оксидов в металлургии. Уравнение реакции (на примере оксида вольфрама): $WO_3 + 3H_2 \xrightarrow{t^\circ} W + 3H_2O$.

Гидрирование бензола

Водород способен присоединяться к ненасыщенным и ароматическим органическим соединениям в присутствии катализаторов (Ni, Pt, Pd). Реакция гидрирования бензола приводит к образованию циклогексана — важного сырья для химической промышленности.

Ответ: Области применения: получение циклогексана, который является исходным веществом в производстве синтетических волокон, в частности капрона и нейлона. Уравнение реакции: $C_6H_6 + 3H_2 \xrightarrow{Ni, t^\circ, p} C_6H_{12}$.