Номер 1, страница 73 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 15. Водород. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - номер 1, страница 73.

1. Какими физическими свойствами характеризуется водород? Как его собирают? Почему водородом опасно заполнять воздушные шары и дирижабли?

Какими физическими свойствами характеризуется водород?

Водород ($H_2$) — это химический элемент, который при нормальных условиях представляет собой газ. К его основным физическим свойствам относятся:

• Агрегатное состояние: газ (при нормальных условиях).
• Цвет, вкус, запах: не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха.
• Плотность: это самый лёгкий из всех известных газов. Его плотность при 0 °C и давлении 1 атм составляет около 0,0899 г/л. Он примерно в 14,5 раз легче воздуха, благодаря чему обладает высокой летучестью.
• Растворимость: очень плохо растворяется в воде (при 20 °C в 100 объёмах воды растворяется всего около 1,6 объёма водорода). Также плохо растворим в большинстве органических растворителей.
• Температуры фазовых переходов: имеет чрезвычайно низкие температуры сжижения и замерзания. Температура кипения водорода составляет –252,87 °C (20,28 K), а температура плавления –259,14 °C (14,01 K).
• Тепло- и электропроводность: является плохим проводником электричества и обладает самой высокой теплопроводностью среди всех газов.

Ответ: Водород — это бесцветный, не имеющий запаха и вкуса газ, который является самым лёгким веществом, очень плохо растворим в воде и обладает крайне низкими температурами кипения и плавления.

Как его собирают?

В лабораторных условиях, основываясь на физических свойствах водорода, его можно собирать двумя основными способами:

1. Метод вытеснения воздуха. Так как водород значительно легче воздуха, его можно собрать, перевернув сосуд (пробирку или колбу) вверх дном. Газоотводную трубку, из которой поступает водород, вводят в сосуд до самого верха. Легкий водород скапливается в верхней части, постепенно вытесняя более тяжелый воздух из сосуда вниз.

2. Метод вытеснения воды. Этот метод основан на плохой растворимости водорода в воде. Сосуд, предназначенный для сбора газа, полностью заполняют водой и, закрыв отверстие, переворачивают в ванну (кристаллизатор) с водой. Затем под отверстие сосуда подводят газоотводную трубку. Выделяющийся водород в виде пузырьков поднимается вверх, скапливается в сосуде и вытесняет из него воду. Этот способ предпочтительнее, так как позволяет получить более чистый образец газа, не смешанный с воздухом.

Ответ: Водород собирают методом вытеснения воздуха (направляя его в перевёрнутый сосуд) или методом вытеснения воды, так как он легче воздуха и плохо в воде растворяется.

Почему водородом опасно заполнять воздушные шары и дирижабли?

Заполнять воздушные шары и дирижабли водородом опасно из-за его химического свойства — высокой горючести и взрывоопасности при контакте с воздухом. Водород в смеси с кислородом (который содержится в воздухе) образует так называемый "гремучий газ". Эта смесь является чрезвычайно взрывоопасной в широком диапазоне концентраций (от 4% до 75% водорода в воздухе). Для инициирования взрыва или бурного горения достаточно малейшей искры, которая может возникнуть от статического электричества, работы мотора или любого другого источника огня. Реакция горения водорода протекает с выделением огромного количества энергии: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O + \text{энергия}$.

Ярчайшим трагическим примером этой опасности служит катастрофа немецкого дирижабля "Гинденбург" в 1937 году. Огромный летательный аппарат, наполненный водородом, загорелся и был полностью уничтожен всего за 34 секунды. Именно из-за этой опасности в современной авиации и воздухоплавании вместо водорода используют инертный (негорючий) газ гелий, хотя он дороже и обладает немного меньшей подъёмной силой.

Ответ: Использование водорода в воздушных шарах и дирижаблях опасно, потому что он чрезвычайно горюч и образует с воздухом взрывоопасную смесь, которая может воспламениться от малейшей искры.