1. Взаимодействие простых веществ с водородом
1) Из металлов только щелочные, щелочноземельные металлы и Mg реагируют с водородом с образованием гидридов (степень окисления атомов водорода равна –1):
2Na + H2 → 2NaH (гидрид натрия)
Ca + H2 → CaH2 (гидрид кальция)
Fe + H2 → реакция не идет
Cu + H2 → реакция не идет.
2) Большинство неметаллов реагируют с водородом (кроме P, B, Si и благородных газов), образуя летучие водородные соединения:
H2 + S <=> H2S (нагревание)
3H2 + N2 <=> 2NH3 (t, p, kt).
Примеры водородных соединений:
| Валентность: | IV | III | II | I |
| Летучее водородное соединение: |
CH4 (метан) |
NH3 (аммиак) | H2O (вода) | HF (фтороводород) |
| SiH4 (силан) | PH3 (фосфин) | H2S (сероводород) | HCl (хлороводород) | |
| HBr (бромоводород) | ||||
| HI (йодоводород) |
CH4 - бесцветный газ без запаха
SiH4 - бесцветный газ с неприятным запахом
NH3 - бесцветный газ с резким характерным запахом
PH3 - бесцветный, ядовитый газ с неприятным запахом (возникающим из-за примесей)
H2S - бесцветный газ с характерным неприятным запахом тухлых яиц
HF - бесцветный, токсичный газ с резким запахом
HCl - бесцветный, ядовитый газ с резким запахом, дымящий во влажном воздухе.
HBr - бесцветный тяжёлый токсичный газ.
HI - бесцветный удушливый газ (при нормальных условиях), сильно дымит на воздухе.
Так как P, B и Si не взаимодействуют с водородом, их водородные соединения получают косвенным способом.
2. Взаимодействие сложных веществ с водородом
1) Необходимо помнить, что такие оксиды как ZnO, CuO, FeO и Fe2O3 (и некоторые другие оксиды малоактивных металлов) взаимодействуют с водородом с восстановлением соответствующего металла:
ZnO + H2 → Zn + H2O
CuO + H2 → Cu + H2O
FeO + H2 → Fe + H2O.
При восстановлении оксида железа(III) сначала происходит образование оксида с более низкой степенью окисления:
Fe2O3 + H2 → 2FeO + H2O.
Если взят избыток водорода, при сильном нагревании оксид восстанавливается до простого вещества:
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O.
Оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов с водородом не взаимодействуют:
Na2O + H2 → реакция не идёт
CaO + H2 → реакция не идёт.
2) Оксиды неметаллов также взаимодействуют с водородом:
CO + 2H2 <=> CH3OH (t, p, kt)
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
SiO2 + H2 → Si + 2H2O
SO2 + 2H2 → S + 2H2O.