Для получения водорода действием металлов на кислоты и на воду можно привести несколько классических примеров. Рассмотрим каждый из случаев отдельно.
1. Получение водорода действием металлов на кислоты
Пример 1: Реакция цинка с соляной кислотой (HCl)
Цинк (Zn) реагирует с соляной кислотой, образуя хлорид цинка (ZnCl₂) и выделяя водород (H₂):
[ \text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow ]
Пример 2: Реакция магния с серной кислотой (H₂SO₄)
Магний (Mg) реагирует с серной кислотой, образуя сульфат магния (MgSO₄) и выделяя водород (H₂):
[ \text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2 \uparrow ]
2. Получение водорода действием металлов на воду
Пример 1: Реакция натрия с водой
Натрий (Na) реагирует с водой, образуя гидроксид натрия (NaOH) и выделяя водород (H₂):
[ 2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2 \uparrow ]
Пример 2: Реакция кальция с водой
Кальций (Ca) реагирует с водой, образуя гидроксид кальция (Ca(OH)₂) и выделяя водород (H₂):
[ \text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2 \uparrow ]
Объяснение процессов
В обоих типах реакций (кислота-металл и вода-металл) происходит выделение водорода. В реакциях с кислотами металл вытесняет водород из кислоты, образуя соль и водород. В реакциях с водой, как правило, активно реагируют щелочные и щелочноземельные металлы, приводя к образованию гидроксидов и водорода.
Реакции с кислотами обычно протекают более энергично и при комнатной температуре, в то время как реакции с водой могут требовать повышенной температуры или присутствия катализаторов для менее активных металлов (например, реакция железа с водяным паром).
Эти процессы имеют важное значение как в лабораторной практике, так и в промышленности, где такие реакции используются для получения водорода в различных масштабах.