Свойства водорода

Водород. Особое положение водорода в периодической системе. Нахождение водорода в природе. Строение молекулы водорода и молекулярного иона Н в рамках методов ВС и МО.

Промышленные и лабораторные способы получения водорода.

Химические свойства водорода: отношение к кислороду, металлам, неметаллам, оксидам. Окислительные и восстановительные свойства водорода.

Гидриды, способы получения, свойства. Классификация гидридов по типу химической связи – ионные и ковалентные гидриды. Гидролиз гидридов. Объяснение восстановительных свойств иона Н^–. Металлические гидриды. Характер связи в гидридах d- и f-элементов. Получение металлических гидридов.

Характеристика водородных соединений неметаллов. Водородная связь на примере соединений HF, NH₃, H₂O.

Вопросы и задачи:

1. При растворении в 1 л воды 450 л НСl (н.у.) получили раствор с r = 1,21 г/см³. Вычислить молярную концентрацию и массовую долю HCl в растворе.

(Ответ: С = 14 моль/л; ω = 42,3%)

2. Сравнить ∆ G образования водородных соединений ЭН₄ элементов IV группы (Э – C, Si, Ge, Sn). Какое из этих соединений устойчивее при 298 К?

3. Константа равновесия процесса (H₂) + (Br₂) ↔ 2 (HBr) составляет при некоторой температуре 0,5. Определить выход HBr в % по объему, если исходные вещества были взяты в количествах 5 моль/л и 3 моль/л соответственно.

(Ответ: η = 33,3%)

4. Найти концентрацию ионов водорода и рН раствора, в котором массовая доля НС1 составляет 0,01%. Какая масса Н⁺ содержится в 5 л такого раствора?

(Ответ: С = 0,027 моль/л; рН = 2,56; m = 0,0137 г)

5. Какова должна быть минимальная концентрация HI, чтобы прибавление к его раствору равного объема 0,002 н. раствора AgNO₃ вызвало появление осадка AgI?

(Ответ: С = 3^.10^-13 моль/л)

6. Вычислить степень гидролиза, константу гидролиза и рН 0,02 М раствора формиата натрия.

(Ответ: β = 5,3 ^.10^-5; К_г = 5,65 ^.10^-11; рН = 8,03)

7. Определить концентрацию ионов водорода в 0,01 М растворе H₂[SiF₆].

(Ответ: С = 0,02 моль/л)

8. Закончить уравнения реакций. Для а) определить D G реакции:

KMnO₄ + K₂PbO₂ + KOH; б) HIO₃ + H₂O₂.

(Ответ: D G = –69,48 кДж)

9. Составить схему и рассчитать ЭДС гальванического элемента, состоящего из стандартных водородного и цинкового электродов. Написать уравнения электродных процессов.

(Ответ: D Е = 0,76 В)

10. Определить напряжение разложения 1н. раствора H₂SO₄ на электродах из гладкой платины (Т = 298 К).

(Ответ: U_разл. = 2,03 В)

Литература: 1, с. 299–309; 2, с. 452–457.