Номер 5, страница 9 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 1. Классификация простых веществ. Водород. Глава 1. Неметаллы - номер 5, страница 9.

Условие.

5. Вспомните, какими способами получают водород в лаборатории, в промышленности. Запишите уравнения реакций.

Решение.

Решение 2.

Способы получения водорода в лаборатории

В лабораторных условиях водород чаще всего получают в результате реакции замещения между металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений до водорода, и кислотой. Как правило, для этого используют цинк и разбавленную соляную или серную кислоту.

Уравнение реакции цинка с соляной кислотой:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Другие лабораторные способы:

• Взаимодействие щелочных или щелочноземельных металлов с водой. Реакция протекает бурно, поэтому используется реже.
  $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$
• Взаимодействие амфотерных металлов (например, алюминия или цинка) с водными растворами щелочей.
  $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$
• Электролиз воды. Этот метод позволяет получить очень чистый водород, но является энергозатратным для обычной лаборатории.
  $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Способы получения водорода в промышленности

В промышленных масштабах водород получают из дешевого и доступного сырья, главным образом из природного газа, воды и угля.

• Паровая конверсия метана. Это основной на сегодняшний день промышленный способ. Метан (главный компонент природного газа) при высокой температуре (700–1000 °C) и в присутствии катализатора (Ni) реагирует с водяным паром.
  $CH_4 + H_2O \rightleftharpoons CO + 3H_2$
• Газификация угля (паровая конверсия угля). Через раскаленный уголь (кокс) при температуре около 1000 °C пропускают водяной пар.
  $C + H_2O \xrightarrow{t} CO + H_2$
• Электролиз воды. Применяется для получения водорода высокой чистоты, а также в рамках развития "зеленой" энергетики при наличии дешевой электроэнергии (например, от АЭС, ГЭС, возобновляемых источников).
  $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Ответ:
В лаборатории водород получают преимущественно взаимодействием цинка с кислотами: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$.
В промышленности основные способы — паровая конверсия метана: $CH_4 + H_2O \rightleftharpoons CO + 3H_2$, и газификация угля: $C + H_2O \xrightarrow{t} CO + H_2$.