Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС §28

Водород, его общая характеристика, нахождение в природе и получение

Вопросы

1. Какие типы химических реакций вам известны?

Существуют четыре основных типа химических реакций:

1. Реакции соединения — когда из двух или более веществ образуется одно новое вещество.

Например: (2H₂ + O₂ → 2H₂O)

2. Реакции разложения — одно вещество распадается на два или более новых веществ.

Например: (2HgO → 2Hg + O₂)

3. Реакции замещения — атом одного элемента замещает атом другого элемента в соединении.

Например: (Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑)

4. Реакции обмена — два вещества обмениваются своими составными частями.

Например: (NaOH + HCl → NaCl + H₂O)

2. Приведите примеры реакций замещения.

(Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu) — железо вытесняет медь из раствора её соли.

(Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑) — цинк вытесняет водород из серной кислоты.

(Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑) — магний вытесняет водород из соляной кислоты.

Стр. 101

Подумай, ответь, выполни

1. Дайте общую характеристику элемента водорода. Приведите примеры соединений, содержащих водород, и напишите их формулы.

Водород — это химический элемент с символом H, относительная атомная масса которого равна 1,008. Водород — самый лёгкий и самый распространённый элемент во Вселенной. В химических соединениях он проявляет валентность I. Простое вещество — водород — обозначается формулой (H₂), его молекула состоит из двух атомов, а относительная молекулярная масса составляет 2,016. В соединениях водород одновалентен. Примеры соединений, содержащих водород: вода (H₂O), метан (CH₄), сероводород (H₂S), соляная кислота (HCl), аммиак (NH₃).

2. Поясните, что означают записи: 5H, 2H₂, 6H, 3H₂.

Запись 5H означает пять атомов водорода. Запись 2H₂ — две молекулы водорода, каждая из которых содержит два атома водорода, всего 4 атома. Запись 6H — шесть атомов водорода. Запись 3H₂ — три молекулы водорода, то есть 6 атомов. Таким образом, H — обозначение атома, H₂ — обозначение молекулы водорода.

3. В каком виде водород встречается в природе? Сравните массовые доли водорода в воде H₂O и в метане CH₄.

В природе водород встречается преимущественно в виде химических соединений. Самыми распространёнными из них являются вода (H₂O) и органические вещества, такие как метан (CH₄). В воде на один атом кислорода приходится два атома водорода, но из-за разницы в массах массовая доля водорода составляет только около 11%. В метане содержится один атом углерода и четыре атома водорода. Массовая доля водорода в метане выше — примерно 25%. Это объясняется тем, что атом водорода в несколько раз легче атомов других элементов, особенно кислорода.

4. Составьте уравнения реакций, в результате которых можно получить водород. Укажите, к какому типу относятся эти реакции.

Водород можно получить в лаборатории при взаимодействии металлов с кислотами. Примеры уравнений:

(Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑) — реакция цинка с соляной кислотой, относится к реакциям замещения.

(Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑) — реакция цинка с серной кислотой, также реакция замещения.

В этих реакциях водород вытесняется из кислоты более активным металлом.

5. Водород можно получить при взаимодействии алюминия с раствором соляной или серной кислоты. Составьте уравнения этих реакций.

При взаимодействии алюминия с соляной кислотой происходит реакция:

(2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑)

При взаимодействии алюминия с серной кислотой:

(2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑)

Обе реакции относятся к реакциям замещения: более активный металл (алюминий) вытесняет водород из кислоты.

Стр. 101

Тестовые задания

1. Самый распространённый элемент во Вселенной — это

1. Не

2. Ar

3. H

4. O

Правильный ответ: 3) H

Пояснение: Водород (H) — самый распространённый химический элемент во Вселенной. Он составляет основную часть Солнца и других звёзд.

2. О водороде как о простом веществе говорится в утверждении

1. водород входит в состав соляной кислоты

2. водород — это практически нерастворимый в воде газ

3. водород входит в состав метана CH₄

4. из водорода и кислорода состоит вода

Правильный ответ: 2) водород — это практически нерастворимый в воде газ

Пояснение: В этом утверждении говорится о свойствах молекулярного водорода — простого вещества. Остальные утверждения касаются химических соединений водорода.

3. Две молекулы водорода обозначает запись

1. 4H

2. 2H₂

3. 4H₂

4. 2H

Правильный ответ: 2) 2H₂

Пояснение: 2H₂ — это две молекулы водорода, каждая из которых состоит из двух атомов. Всего это 4 атома водорода.

4. Реакция Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂ относится к реакциям

1. соединения

2. замещения

3. разложения

4. обмена

Правильный ответ: 2) замещения

Пояснение: В этой реакции магний вытесняет водород из соляной кислоты — это классический пример реакции замещения.

5. Массовая доля водорода в серной кислоте H₂SO₄ составляет

1. 32,65 %

2. 65,31 %

3. 2,04 %

4. 0,20 %

Правильный ответ: 3) 2,04 %

Пояснение:

Mr(H₂SO₄) = 2×1 + 32 + 4×16 = 98

ω(H) = (2 / 98) × 100 % ≈ 2,04 %

Именно столько массы составляет водород в молекуле серной кислоты.

Стр. 101

С помощью Интернета

1. Используя Интернет и другие источники информации, ознакомьтесь с биографией Генри Кавендиша.

Генри Кавендиш: жизнь и научное наследие

Генри Кавендиш (10 октября 1731 — 24 февраля 1810) — выдающийся английский учёный XVIII века, внёсший огромный вклад в развитие химии и физики. Он был одним из тех редких людей, которые обладали не только блестящим умом, но и удивительной научной интуицией. Его открытия оказали огромное влияние на развитие естественных наук, и многие из его результатов были признаны учёными только спустя десятилетия после его смерти.

Кавендиш родился в аристократической семье: его отец, лорд Чарльз Кавендиш, тоже интересовался наукой, а мать умерла, когда Генри был ещё ребёнком. Первое образование он получил дома, затем поступил в Кембриджский университет, где изучал естественные науки. Университет он так и не окончил, но получил глубокие знания, которые позволили ему заниматься наукой самостоятельно. Ведя уединённый образ жизни, Кавендиш всю жизнь избегал общества и особенно контактов с женщинами. Он даже общался со своей экономкой исключительно с помощью записок.

Самым известным вкладом Кавендиша в науку стало открытие водорода. В 1766 году он впервые выделил этот газ в чистом виде, проводя опыты с кислотами и металлами. Он назвал его «горючим воздухом» и установил, что при его сгорании образуется вода. Это стало важным шагом к разрушению старой теории флогистона и объяснению природы воды как соединения водорода и кислорода.

Кроме того, Кавендиш подробно изучал воздух. Он определил, что воздух состоит в основном из двух газов: кислорода и азота. Его опыты с разрядом электричества в воздухе впоследствии позволили открыть благородный газ аргон. Он также провёл точные исследования электрических явлений, сформулировав принципы, которые позже были открыты Кулоном и другими учёными.

Одним из самых знаменитых экспериментов Кавендиша стал опыт по определению плотности Земли. В 1798 году с помощью крутильных весов он измерил гравитационное притяжение между металлическими шарами и на основе полученных данных вычислил массу и среднюю плотность Земли. Этот опыт стал первым измерением гравитационной постоянной и повлиял на развитие физики.

Несмотря на своё богатство и аристократическое происхождение, Генри Кавендиш вёл очень скромную жизнь. Он почти не публиковал свои работы и не стремился к славе. Многие из его открытий были обнаружены только после его смерти и опубликованы другими учёными. Кавендиш умер в 1810 году, оставив после себя огромное научное наследие, которое до сих пор изучают и ценят.

Генри Кавендиш вошёл в историю как один из величайших учёных-экспериментаторов. Его именем названа Кавендишская лаборатория Кембриджского университета — один из самых известных научных центров в мире. Его жизнь — пример того, как бескорыстное стремление к знаниям может изменить мировую науку.

2. Используя Интернет и другие источники информации, ознакомьтесь с биографией Теофраста Парацельса.

Теофраст Парацельс: великий врач и алхимик эпохи Возрождения

Теофраст Парацельс (настоящее имя — Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм) родился в 1493 году в Швейцарии, в городе Айзидельн, в семье врача и химика. Его необычное имя сочетает в себе уважение к античному философу Теофрасту и намёк на превосходство над римским врачом Цельсом — hence «Пара-Цельс». С юных лет Парацельс был окружён медициной и природой: его отец лечил больных, а сам мальчик часами наблюдал за травами, камнями и поведением людей. Именно это раннее погружение в практическую медицину и алхимию оказало влияние на его дальнейший путь.

Парацельс получил образование в нескольких университетах Европы, среди которых, по некоторым данным, был и знаменитый университет Феррары. Однако большую часть знаний он черпал не из книг, а из путешествий, общения с народными лекарями, алхимиками, шахтёрами и ремесленниками. Он был уверен, что истина — не в схоластике и догмах древних авторов, а в живом опыте, наблюдении и эксперименте.

В начале своей карьеры Парацельс много странствовал: он посетил Германию, Францию, Испанию, Англию, Скандинавию, Польшу и даже, по преданиям, Россию и Восток. Он интересовался не только медициной, но и философией, теологией, астрологией и алхимией. В своих странствиях он накапливал уникальные знания о болезнях, травах, минералах и способах лечения.

В 1527 году Парацельс был приглашён преподавать медицину в университете города Базеля. Там он произвёл настоящий переворот: отказался читать лекции на латыни, сжёг труды Гиппократа и Галена — древнегреческих врачей, которым слепо следовало медицинское сообщество, — и призвал к новому, практическому и научному подходу к лечению. Он считал, что врач должен прежде всего понимать природу болезни, знать тело человека и уметь применять знания химии и природы для создания лекарств.

Парацельс был одним из первых, кто начал использовать в медицине химические вещества и металлы, такие как ртуть, сурьма, сера. Он считал, что в организме человека присутствует не только четыре стихии, как полагали древние (огонь, вода, воздух и земля), но и три алхимических начала: сера (дух), ртуть (душа) и соль (тело). Эти идеи он использовал для объяснения заболеваний и назначения лекарств. Такой подход стал основой химической медицины.

Парацельс разработал представления о дозах и ядах, и именно ему принадлежит знаменитое высказывание: «Всё есть яд, и ничто не лишено ядовитости; только доза делает яд лекарством и лекарство ядом». Этот принцип лёг в основу токсикологии и до сих пор актуален в современной фармакологии.

Из-за своих радикальных взглядов, независимого характера и резкой критики официальной медицины Парацельс нажил себе множество врагов. Ему пришлось покинуть Базель и снова отправиться в странствия. Последние годы жизни он провёл в Австрии и Чехии, продолжая писать, лечить и размышлять о природе человека и Вселенной. Он умер в 1541 году в Зальцбурге при неясных обстоятельствах — возможно, от болезни, возможно, от отравления или насильственной смерти, так как у него было немало недоброжелателей.

Парацельс оставил после себя огромное количество трудов по медицине, алхимии и философии. Хотя при жизни он был спорной и даже скандальной фигурой, спустя столетия его идеи оказали мощное влияние на развитие науки. Его считают основоположником токсикологии, реформатором медицины, предвестником научной химии и врачом, вернувшим человечности и мудрости то дело, которое тогда всё ещё основывалось на догмах и предрассудках.

Теофраст Парацельс — яркий пример учёного, который опередил своё время. Его упорство, свободомыслие и стремление к истине сделали его одним из самых загадочных и величественных деятелей эпохи Возрождения.

Стр. 102