ГДЗ по химии 9 класс Габриелян — страница 128 (учебник)

      Водород: вечный странник Периодической системы.

   Водород, самый лёгкий и самый распространённый элемент во Вселенной, обладает удивительной двойственностью, которая делает его поистине уникальным. Он — единственный элемент в Периодической системе Д. И. Менделеева, которому отведено сразу два места, каждое из которых отражает его диаметрально противоположные химические свойства. С одной стороны, водород, подобно щелочным металлам, располагающимся в главной подгруппе I группы Периодической системы, обладает всего одним электроном на внешнем энергетическом уровне. Эта особенность делает его склонным к потере этого электрона и проявлению восстановительных свойств, образуя при этом соединения в степени окисления +1. Например, в реакции с кислородом водород отдает свой электрон, образуя ионы H⁺, которые вступают во взаимодействие с кислородом, образуя воду (H₂O). Именно это свойство сближает водород с щелочными металлами, такими как литий, натрий и калий. Все эти элементы обладают высокой реакционной способностью, образуют гидроксиды, которые проявляют щелочные свойства, и легко вступают в реакции с водой. Однако, с другой стороны, водород, подобно галогенам, находящимся в главной подгруппе VII группы Периодической системы, не хватает одного электрона до завершения внешнего энергетического уровня. Завершённый уровень напоминает структуру благородного газа гелия, который на своем единственном уровне содержит два электрона. Именно эта нехватка электрона позволяет атому водорода проявлять окислительные свойства в реакциях с металлами, принимая у них электрон и приобретая степень окисления –1. Например, при взаимодействии с калием водород принимает электрон, образуя гидрид калия (KH), где водород имеет степень окисления –1. В этой связи, водород демонстрирует сходство с галогенами, такими как фтор, хлор, бром и йод. Эти элементы также обладают высокой электроотрицательностью, склонны к получению электрона и образованию анионов, а также образуют двухатомные молекулы, подобные молекуле водорода (H₂). Молекула водорода (H₂), как и молекулы галогенов, образована за счет неполярной ковалентной связи, что означает, что электроны, образующие связь, распределены равномерно между двумя атомами водорода. Таким образом, водород, словно двуликий Янус, смотрит в две противоположные стороны Периодической системы, являясь одновременно восстановителем и окислителем. Эта двойственность отражает его особую химическую природу и делает его уникальным инструментом в химии, позволяя ему участвовать в самых разнообразных химических процессах. Именно благодаря этой двойственности водород играет ключевую роль в процессах жизнедеятельности, в синтезе топливных элементов, в создании новых материалов и во многих других областях человеческой деятельности.

   ¹₁H₂¹⁶₈O,
   ²₁H₂¹⁶₈O,
   ³₁H₂¹⁶₈O.

   В молекуле с протием содержание водорода наименьшее.

   Дано:
   ¹₁H₂¹⁶₈O

   Найти:
   ω(H) — ?

   Решение:
   Mr(H₂O) = 2 · 1 + 16 = 18
   ω = n · Ar : Mr
   ω(H) = 2 · 1 : 18 = 0,111 = 11,1%

   Ответ: 11,1%

   2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑
   2Ca + 4H₂O = 2Ca(OH)₂ + 2H₂↑
   2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

   Из уравнений реакций следует, что наибольший объем водорода выделяется в реакции алюминия с раствором щелочи.

Дано:
m_техн(WO₃) = 928 кг
ω(примесей) = 25%

Найти:
V(H₂) — ?
n(W) — ?

Решение:
WO₃ + 3H₂ = W + 3H₂O
m(вещ-ва) = m(смеси) · ω
ω(WO₃) = 100% – m(примесей)
m(примесей) = 100% – 25% = 75% = 0,75
m(WO₃) = 928 · 0,75 = 696 кг
n = m : M
n(WO₃) = 696 : 232 = 3 кмоль
По уравнению реакции n(WO₃) = 3n(Н₂), из этого следует, что
n(Н₂) = 9 кмоль
V = n : V_m
V(H₂) = 9 · 22,4 = 201,6 м³
По уравнению реакции n(WO₃) = n(W), из этого следует, что
n(W) = 3 кмоль

Ответ: 201,6 м³; 3 кмоль.

1. H₂ + 2Na = 2NaH
2. NaH + H₂O = NaOH + H₂↑
3. H₂ + Cl₂ = 2HCl
4. NaH + H₂O = NaOH + H₂↑
5. 2NaOH + 2Al + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Дано:
V(H₂) = 4 мл
V(O₂) = 3 мл

Найти:
m(H₂O) — ?
V_непрор(газа) — ?

Решение:
2H₂ + O₂ = 2H₂O
V_прор(O₂) = V(H₂) : 2 = 4 : 2 = 2 мл
V_непрор(O₂) = V(O₂) – V_прор(O₂) = 3 – 2 = 1 мл
n(H₂) = V : Vm = 4 : 22,4 = 0,179 ммоль
По уравнению реакции n(H₂) = n(Н₂О), из этого следует, что
n(Н₂О) = 0,179 ммоль
m(H₂O) = n · M = 0,179 · 18 = 3,22 мг

Ответ: 1 мл; 3,22 мг.