Номер 1, страница 116 - гдз по химии 7 класс учебник Шиманович, Красицкий

1. Почему в опытах с водородом необходимо соблюдать особую осторожность?

Почему в опытах с водородом необходимо соблюдать особую осторожность?

Решение

Соблюдение особой осторожности при проведении опытов с водородом является критически важным из-за его физико-химических свойств, которые делают его легковоспламеняющимся и взрывоопасным веществом. Существует несколько ключевых причин для этого:

• Высокая горючесть и взрывоопасность. Водород ($H_2$) очень активно реагирует с кислородом ($O_2$), содержащимся в воздухе. Эта реакция является сильно экзотермической (протекает с выделением большого количества тепла) и может происходить со взрывом. Смесь водорода с кислородом (в объемном соотношении 2:1) или с воздухом называется «гремучим газом». Реакция горения водорода описывается уравнением:
  $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O + Q$
• Широкие пределы взрываемости. Смеси водорода с воздухом взрывоопасны в очень широком диапазоне концентраций – от 4% до 75% объемных долей водорода. Это означает, что даже небольшая утечка водорода в замкнутом или плохо проветриваемом пространстве может легко привести к образованию взрывоопасной смеси.
• Низкая энергия активации (воспламенения). Для того чтобы поджечь водородно-воздушную смесь, требуется очень мало энергии. Источником зажигания может послужить малейшая искра, например, от статического электричества, работы неисправного электроприбора или удара металлических предметов.
• Невидимое пламя. Пламя чистого водорода в дневном свете практически бесцветно и невидимо. Это свойство значительно затрудняет своевременное обнаружение возгорания и создает дополнительную опасность получения ожогов.
• Легкость и летучесть. Водород — самый легкий из всех известных газов, он примерно в 14,5 раз легче воздуха. Из-за этого при утечке он быстро поднимается вверх и может скапливаться под потолком или в верхних частях помещений и лабораторного оборудования, создавая локальные зоны с высокой концентрацией и повышенной взрывоопасностью.

Из-за этих опасностей при работе с водородом в лаборатории обязательно проводят проверку собираемого газа на чистоту. Для этого водородом наполняют перевернутую вверх дном пробирку, относят ее в сторону от прибора-источника газа и подносят к пламени спиртовки. Чистый водород сгорает с тихим хлопком или свистом. Если же в пробирке была смесь водорода с воздухом («гремучий газ»), то раздается резкий, «лающий» хлопок. В этом случае поджигать водород, выходящий непосредственно из прибора, категорически запрещено, так как это приведет к взрыву всей установки.

Ответ:

В опытах с водородом необходимо соблюдать особую осторожность, так как он является чрезвычайно горючим и взрывоопасным газом. Его смеси с воздухом в широком диапазоне концентраций (от 4% до 75%) образуют так называемый "гремучий газ", который может взорваться от малейшей искры. Кроме того, пламя водорода почти невидимо, что затрудняет обнаружение возгорания.