Реакции водорода со сложными веществами

Водород реагирует при повышенной температуре не только с простыми, но и со сложными веществами. Рассмотрим в качестве примера его реакцию с оксидом меди(II) CuO (рис. 96).

Пропустим водород над нагретым порошком оксида меди(II) CuO. По мере протекания реакции цвет порошка изменяется с черного на коричнево красный. Это цвет простого вещества меди Cu. В ходе реакции на холодных частях пробирки появляются капельки жидкости. Это еще один продукт реакции — вода H₂O. Отметим, что в отличие от простого вещества меди вода — сложное вещество.

Уравнение реакции оксида меди(II) с водородом:

Водород в реакции с оксидом меди(II) проявляет способность отнимать у оксида металла кислород, тем самым восстанавливать металл из этого оксида. В результате происходит восстановление меди из сложного вещества CuO до металлической меди (Cu).

Реакции восстановления — это реакции, в ходе которых сложные вещества отдают атомы кислорода другим веществам.

Вещество, отнимающее атомы кислорода, называют восстановителем. В реакции с оксидом меди(II) восстановитель — водород. Так же реагирует водород и с оксидами некоторых других металлов, например PbO, HgO, MoO₃, WO₃ и др. Окисление и восстановление всегда взаимосвязаны между собой. Если одно вещество (Н₂) окисляется, то другое (CuO) — восстанавливается, и наоборот.

Краткие выводы урока:

1. При нагревании водород реагирует с кислородом, хлором, азотом, серой.
2. Восстановление — это отдача атомов кислорода сложными веществами другим веществам.
3. Процессы окисления и восстановления взаимосвязаны между собой.

Надеюсь урок 22 «Химические свойства водорода» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Состав кислот

В большинстве случаев в состав молекул кислот входят только атомы неметаллов. На рисунке 97 представлены шаровые модели молекул некоторых кислот и их формулы. Что общего у этих молекул? Ответ прост — в них входят атомы водорода.

Обратим внимание, что в состав молекулы хлороводорода, кроме атома водорода Н, входит атом хлора Cl, молекулы азотной кислоты — группа атомов NO₃, молекулы серной кислоты — SO₄, молекулы фосфорной кислоты — PO₄.

Атом Cl, группы атомов NO₃, SO₄, PO₄, а также другие атомы и группы атомов в составе кислот называют кислотными остатками.

Кислоты — сложные вещества, в состав которых входят атомы водорода, способные замещаться атомами металлов, и кислотные остатки.

Кислотные остатки в молекулах кислот соединены с атомами водорода в соответствии со своей валентностью. Как можно ее определить? Водород всегда одновалентен. Значит, если кислотный остаток в молекуле кислоты соединен с одним атомом водорода, то его валентность равна единице, если с двумя атомами — двум, а с тремя — трем.

При написании формул кислот сначала пишут атомы водорода, а потом кислотные остатки.

В таблице 8 представлены названия и формулы кислот, с которыми вы будете встречаться при изучении основ химии. Здесь же даны формулы кислотных остатков, которые входят в состав этих кислот, их валентность и названия.

При обычных условиях кислоты существуют в жидком и твердом агрегатных состояниях. Так, фосфорная кислота H₃PO₄ при комнатной температуре — твердое вещество. При этих же условиях серная кислота H₂SO₄ — это не имеющая запаха вязкая жидкость. Она почти в 2 раза тяжелее воды. Хлороводородная кислота HCl — раствор газа хлороводорода в воде. Она имеет еще и историческое название «соляная кислота». Раствор этой кислоты имеет характерный запах.

В большинстве случаев кислоты растворяются в воде. Исключение — кремниевая кислота H₂SiO₃. Водные растворы хлороводородной, серной и фосфорной кислот не имеют окраски. Безводная азотная кислота при хранении желтеет.

Поскольку в состав всех кислот входят атомы водорода, то кислоты обладают общими свойствами: 1) изменяют окраску некоторых органических веществ; 2) имеют кислый вкус (пробовать кислоты на вкус, как и любые другие вещества, запрещается — можно получить ожог полости рта!); 3) оказывают разъедающее действие на кожу человека, ткани, бумагу, древесину и другие материалы.

Есть вещества, которые, как и кислоты, содержат атомы водорода, но кислотными свойствами не обладают, например метан CH₄, аммиак NH₃, вода H₂O и др. Следовательно, не все вещества, содержащие атомы водорода, относят к кислотам.