26. nodarbība. Ūdeņraža iegūšana un izmantošana
26. nodarbībā "" no kursa " Ķīmija manekeniem»Uzziniet par ūdeņraža ražošanu laboratorijās un rūpniecībā, kā arī uzziniet, kurās nozarēs tas tiek izmantots.
Ūdeņradi plaši izmanto inženierzinātnēs un laboratorijas pētījumos. Pasaules rūpnieciskā ūdeņraža ražošana tiek mērīta desmitos miljonu tonnu gadā.
Rūpnieciskās metodes izvēle vienkāršu vielu iegūšanai ir atkarīga no formas, kādā attiecīgais elements atrodas dabā. Ūdeņradis dabā atrodams galvenokārt savienojumos ar citu elementu atomiem. Tāpēc, lai to iegūtu, ir jāizmanto ķīmiskās metodes. Tās pašas metodes izmanto ūdeņraža ražošanai laboratorijas praksē.
Laboratorijās ūdeņradi iegūst ar jums jau zināmu metodi, iedarbojoties ar skābēm uz metāliem: dzelzi, cinku utt. Mēģenes apakšā novietojiet trīs cinka granulas un pievienojiet nelielu daudzumu sālsskābes. Vietās, kur skābe nonāk saskarē ar cinku (uz granulu virsmas), parādās bezkrāsainas gāzes burbuļi, kas ātri paceļas uz šķīduma virsmu:
Cinka atomi aizstāj ūdeņraža atomus skābes molekulās, kā rezultātā veidojas vienkārša viela ūdeņradis H 2, kuras burbuļi izdalās no šķīduma. Lai šādā veidā iegūtu ūdeņradi, var izmantot ne tikai sālsskābi un cinku, bet arī dažas citas skābes un metālus.
Mēs savācam ūdeņradi ar gaisa pārvietošanu, novietojot cauruli otrādi (paskaidrojiet, kāpēc) vai ar ūdens izspiešanu un pārbaudām, vai tā ir tīra. Mēs noliecam mēģeni ar savākto ūdeņradi uz gara lampas liesmu. Blāvi klakšķēšana norāda, ka ūdeņradis ir tīrs; Spēcīga sprādziena "riešana" liecina, ka tas ir piesārņots ar gaisa piejaukumu.
Ķīmiskajās laboratorijās, lai iegūtu salīdzinoši nelielus ūdeņraža daudzumus, parasti tiek izmantota ūdens sadalīšanas metode, izmantojot elektrisko strāvu:
No sadalīšanās procesa vienādojuma izriet, ka no 2 moliem ūdens veidojas 2 mol ūdeņraža un 1 mols skābekļa. Līdz ar to arī šo gāzu tilpumu attiecība ir vienāda ar:
Ūdeņraža ražošana rūpniecībā
Acīmredzot, ņemot vērā milzīgos rūpnieciskās ražošanas apjomus, viegli pieejamām un lētām vielām vajadzētu būt ūdeņraža ražošanas izejvielai. Šīs vielas ir dabasgāze (CH 4 metāns) un ūdens. Dabasgāzes rezerves ir ļoti lielas, un ūdens ir praktiski neierobežots.
Lētākais veids, kā iegūt ūdeņradi, ir karsējot metānu:
Šo reakciju veic aptuveni 1000 ° C temperatūrā.
Rūpniecībā ūdeņradi iegūst arī, izlaižot ūdens tvaikus virs karstām oglēm:
Ir arī citas rūpnieciskas metodes ūdeņraža iegūšanai.
Ūdeņraža pielietojums
Ūdeņradi plaši izmanto praksē. Galvenās tā rūpnieciskās izmantošanas jomas ir parādītas 103. attēlā.
Ievērojama daļa ūdeņraža tiek izmantota naftas rafinēšanai. Apmēram 25% no saražotā ūdeņraža tiek patērēti amonjaka NH3 sintēzei. Tas ir viens no svarīgākajiem ķīmiskās rūpniecības produktiem. Amonjaka un slāpekļa mēslošanas līdzekļu ražošana uz tā pamata mūsu valstī tiek veikta AS "Grodņas Azot". Baltkrievijas Republika piegādā slāpekļa mēslojumu daudzām pasaules valstīm.
Lai iegūtu sālsskābi, tiek patērēts liels daudzums ūdeņraža. Ūdeņraža sadegšanas reakcija
skābekli izmanto raķešu dzinējos, kas palaiž lidmašīnas kosmosā. Ūdeņradi izmanto arī metālu iegūšanai no oksīdiem. Tādā veidā tiek iegūti ugunsizturīgi metāli molibdēns un volframs.
Pārtikas rūpniecībā ūdeņradi izmanto margarīna ražošanā no augu eļļām. Metināšanai izmanto ūdeņraža sadegšanas reakciju skābeklī. Ja izmantojat īpašus degļus, varat paaugstināt liesmas temperatūru līdz 4000 o C. Šajā temperatūrā metināšana tiek veikta ar ugunsizturīgākajiem materiāliem.
Šobrīd vairākās valstīs, tostarp Baltkrievijā, ir uzsākti pētījumi par neatjaunojamo enerģijas avotu (naftas, gāzes, ogļu) aizstāšanu ar ūdeņradi. Ūdeņradim sadegot skābeklī, veidojas videi draudzīgs produkts – ūdens. Un oglekļa dioksīds, kas izraisa siltumnīcas efektu (sasilda vidi), neizdalās.
Tiek uzskatīts, ka kopš XXI gadsimta vidus. jāuzsāk ūdeņraža automobiļu sērijveida ražošana. Sadzīves kurināmā elementi, kuru darbības pamatā ir arī ūdeņraža oksidēšana ar skābekli, atradīs plašu pielietojumu.
Nodarbības kopsavilkums:
- Laboratorijā ūdeņradi iegūst, skābēm iedarbojoties uz metāliem.
- Rūpniecībā ūdeņraža ražošanai tiek izmantotas pieejamas un lētas izejvielas - dabasgāze, ūdens.
- Ūdeņradis ir daudzsološs enerģijas avots 21. gadsimtā.
Cerams, ka nodarbība 26" Ūdeņraža ražošana un pielietojums”Bija saprotama un informatīva. Ja jums ir kādi jautājumi, rakstiet tos komentāros. Ja jautājumu nav, pārejiet uz nākamo nodarbību.
