×

Вы находитесь на архивном сайте ИНХ СО РАН. Сайт закрыт в связи с неактуальностью, представленной на нём информации.
Актуальный сайт расположен по адресу: www.niic.nsc.ru

Логотип ИНХ СО РАН

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева

Сибирского отделения Российской академии наук

Научно-образовательный центр Института неорганической химии
им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН

Электронный практикум, разработанный в рамках реализации Программы развития НИУ–НГУ

В.А. Емельянов, М.А. Ильин, К.А. Коваленко

Химические олимпиады. Задания и решения.

Задача 18.

Условие задачи
  1. В лаборатории водород обычно получают взаимодействием металлов средней активности (чаще всего цинк) с серной кислотой, либо взаимодействием того же цинка или алюминия со щелочью. В последнее время появились маленькие лабораторные электролизеры, называемые генераторами водорода, в которых проводят электролиз разбавленного раствора щелочи:

    Zn + H2SO4= ZnSO4+ H2↑; 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑; 2H2O = 2H2↑+ O2↑.

    Использование гидридов щелочных металлов и тем более самих щелочных металлов никак не являются обычными способами получения водорода в лаборатории.

    В промышленности основное количество водорода получают из метана, путем его пиролиза или конверсии, а также в качестве побочного продукта при пиролизе нефти и газификации угля:

  2. Натрий заливают маслом, керосином, парафином и т.п., чтобы изолировать от доступа воздуха, иначе он будет с воздухом реагировать: 2Na + H2O = 2NaOH + H2↑; 2Na + O2 = Na2O2;

    4Na + O2= 2Na2O; CO2+ 2NaOH = Na2CO3+ H2O; CO2+ Na2O = Na2CO3;

    2CO2+ 2Na2O2= Na2CO3+ O2.

  3. Поскольку цинк с водой не реагирует, зато реагирует со щелочью, химик добавил цинка к натрию, чтобы получить большее количество водорода:

    2Na + H2O = 2NaOH + H2↑; Zn + 2NaOH + 6H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑.

  4. Цинка было 15/65,4 = 0,23 моля. Если бы цинк прореагировал полностью, то натрия должно было быть не меньше, чем 0,46 молей и вместе они бы дали как минимум 0,23 + 0,46/2 = 0,46 молей водорода. Водорода же получилось 6,72/22,4 = 0,3 моля, что означает, что цинк прореагировал не весь. В таком случае цинка вступает в реакцию ровно в 2 раза меньше, чем было натрия, и оба они дают одинаковое количество водорода, т.е. по 0,3/2 = 0,15 моля. Следовательно, натрия было 0,15*2 = 0,3 моля, т.е. 0,3*23 = 6,9 г.

  5. После проведения опыта в приборе остался водный раствор Na2[Zn(OH)4], избыток цинковой пыли и в газовой фазе водород и инертный газ.