Гидриды металлов, получение и свойства

Задача 794.
Как получают гидриды металлов? Составить уравнения реакций: а) получения гидрида кальция; б) взаимодействия его с водой.
Решение:
Соединения водорода с металлами называют гидридами. Гидриды металлов получают при нагревании металла в струе водорода. Гидриды имеют ионное строение, так металл кальций входит в состав СаН₂ в виде иона Са²⁺, а водород – в виде аниона Н^—. Таким образом, можно сделать вывод, что гидриды – солеподобные соединения.
а) При нагревании в струе водорода металлический кальций соединяется с водородом, образуя гидрид кальция:

Са + Н₂ —-> СаН₂.

б) Гидрид кальция СаН₂ – солеподобное вещество белого цвета, которое гидролизуется как соль сильного основания и слабой кислоты по аниону:

СаН₂ + 2Н₂О —-> Са(ОН)₂ + 2Н₂↑.

Эта реакция может служить удобным методом для получения водорода в лабораторных условиях. Гидрид кальция можно использовать в качестве эффетивного осушителя воздушных, газовых и жидких неводных смесей, а также для количественного определения содержания воды в органических соединениях и кристаллогидратах и т.д. СаН₂  служит для обнаружения следов воды.

Задача 795.
Для наполнения аэростатов в полевых условиях иногда пользуются взаимодействием гидрида кальция с водой. Сколько килограммов СаН₂ придется израсходовать для наполнения аэростата объемом 500 м³ (считая условия нормальными)? Сколько потребуется для этой цели цинка и серной кислоты?
Решение:
а) Уравнение реакции имеет вид:

Молекулярная масса СаН₂ равна 42 а. е. м., значит, СаН₂ – 42кг/кмоль. Массу СаН₂ находим из пропорции:

х : 500 = 42 : 44,8;   х = (42 ^. 500)/44,8 = 468,75кг.

б) Уравнение реакции имеет вид:

M(H₂SO₄) = 98 г/моль, М(Zn) = 65,4 г/моль.

Массу цинка находим из пропорции:

х : 500 = 65,4 : 22,4;   х = (65,4 ^. 500)/22,4 = 1459,82кг.

Массу серной кислоты находим из пропорции:

у : 500 = 98 : 22,4;   х = (98 ^. 500)/22,4 = 2187,50кг.

Ответ: m(CaH₂) = 468,75кг, m(Zn) = 1459,82кг, m(H₂SO₄) = 2187,50кг.

Задача 796. 
Почему водород и кислород не взаимодействуют при обычной температуре, а при 700 °С реакция протекает практически мгновенно?
Решение:
Атомы водорода в молекуле Н₂ и атомы кислорода в молекуле О₂ соединены между собой очень прочными ковалентными связями. Малая скорость взаимодействия водорода с кислородом при низких температурах обусловлена высокой энергией активации этой реакции. Поэтому любое столкновение между молекулами Н₂ и О₂ при обычной температуре и атмосферном давлении оказывается неэффективным. И только при повышении температуры, когда кинетическая энергия сталкивающихся молекул Н₂ и О₂ делается большой, некоторые соударения молекул Н₂ и О₂ становятся эффективными и приводят к образованию активных центров, что даёт начало реакции взаимодействия водорода с кислородом, т. е. реакция инициируется, и скорость её резко возрастает. При смешивании водорода и кислорода в отношении 2 : 1 можно получить взрыв, если инициировать реакции, например ударом. При 300 °С в смеси Н₂ и О₂ через несколько дней образуется немного Н₂О, а при 500 ⁰С водород полностью соединяется с кислородом за несколько часов, при нагревании смеси до 700 ⁰С происходит быстрый подъём температуры и реакция заканчивается со взрывом. Поэтому чтобы взорвать смесь Н₂ и О₂ нужно подогреть её до 700 °С хотя бы в одном месте.