Водород как восстановитель и сырьё
Дополнительно изучим химические свойства H₂: взаимодействие с неметаллами, восстановление оксида меди и связь получения водорода с источниками энергии.
Чему научимся
- Объяснять восстановление CuO водородом
- Различать лабораторный и промышленный способы получения
- Соотносить свойства H₂ с его применением
Разбираемся в теме
Реакции водорода
Водород в природе широко входит в воду и органические соединения, хотя свободный H₂ в воздухе содержится в очень малой доле. Его молекулы неполярны, газ лёгкий и горючий. С кислородом он образует воду, с хлором — HCl при инициировании; эти смеси опасны и рассматриваются только в контролируемых демонстрациях.
При нагревании H₂ способен восстанавливать CuO: CuO + H₂ → Cu + H₂O. В записи видеодемонстрации чёрный оксид превращается в красноватую медь, появляются следы воды. Cu меняется +2 → 0, H — 0 → +1; водород служит восстановителем. Уравнение не означает, что H₂ восстанавливает любой оксид при комнатной температуре.
Получение и применение
В лабораторной схеме Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ металл взаимодействует с подходящей разбавленной кислотой. Другой принцип — электролиз воды с разделением газов специальным прибором: 2H₂O → 2H₂ + O₂. В промышленности применяют и переработку углеводородов, поэтому происхождение водорода влияет на связанные выбросы.
H₂ используют для синтеза NH₃, восстановления и других технологических процессов; топливные элементы преобразуют энергию его реакции с кислородом в электрическую. Водород — переносчик энергии, для получения которого затрачивают ресурсы, а не бесплатный источник энергии. Его хранение и использование требуют контроля утечек и предотвращения воспламенения.
Разобранные примеры
Какую массу Cu можно получить из 8 г CuO при избытке H₂ и полном восстановлении? Cu = 64, O = 16.
- M(CuO) = 80 г/моль, n(CuO) = 8/80 = 0,1 моль.
- В CuO + H₂ → Cu + H₂O отношение CuO:Cu равно 1:1, значит n(Cu) = 0,1 моль.
- m(Cu) = 0,1 × 64 = 6,4 г; для полного превращения нужно 0,1 моль H₂.
Ответ. Теоретически образуется 6,4 г меди при соблюдении условий восстановления и избытке H₂.
Попробуй самостоятельно
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Самопроверка
Закрепление материала
Мини-тест
Выберите ответ на каждый вопрос. Объяснения откроются после проверки.
Открываем мини-тест…
Словарь урока
- Переносчик энергии
- Вещество или система, в которых запасают энергию, ранее затраченную на получение.
- Восстановление оксида
- Превращение элемента оксида в более низкую степень окисления подходящим восстановителем.
- Топливный элемент
- Устройство, преобразующее энергию электрохимической реакции подаваемых веществ в электрическую.
Связь с программой
Тема: получение и свойства газов. Раздел: Кислород, водород, вода и растворы.
- ФРП ООО «Химия», базовый уровень, 8–9 классы ↗Единое содержание общего образованияПроверенная копия программы ↗Страницы PDF: 7, 26, 27
Содержание базового курса сверено с программой 12 октября 2026 г. Источники программы описывают содержание школьного курса химии; объяснения, примеры и задания — авторские материалы Умблика. Последовательность школьных занятий и актуальные требования уточняет учитель в рабочей программе.
Твой маршрут
Химия