Задача 786. Как получают водород в промышленности и в лаборатории? Привести уравнения реакций.
Решение:
а) Получение водорода в промышленности:
1. Получение синтез-газа:
Ni 800oC
СН4 + Н2О → CO + 3H2
2. Крекинг углеводородов:
С2Н6 → 2С + 3Н2
3. Электролиз водного раствора едкого натра или едкого калия. Используют 25% NaOH или 34% КОН. Электроды изготавливают из листового никеля. При этом на катоде выделяется водород, а на аноде – кислород:
Катодный процесс: 2Н2О + 2 = Н2 + 2ОН-;
Анодный процесс: 4ОН- - 4 = О2 + 4Н+.
4. Вытеснение водорода из воды различными металлами. Метод основан на том, что активные металлы вытесняют водород из воды, например, натрий и кальций разлагают воду при обычных условиях, магний – при нагревании, цинк – при накаливании с водяным паром, железо – при нагревании около 7000С. Чаще всего используют в промышленности для получения водорода так называемый железо-паровой метод:
3Fe + 4H2O = Fe2O4 + 4H2↑;
Fe + H2O = FeO + H2↑.
5. Получение водорода из природного газа. В промышленности по этому методу природный газ смешивают с кислородом и водяным паром при нагревании данной смеси до 800-9000 С в присутствии катализатора (пароводяная и кислородная конверсия):
2CH4 + O2 + 2H2O = 2CO2 + 6H2.
6. Метод выделения водорода из коксового газа или из газов переработки нефти. Метод основан на глубоко охлаждении газовой смеси, при котором все газы кроме водорода сжижаются – водород остаётся в газовой фазе, которую под давлением собирают в .
7. Метод получения водорода при получении сажи из природного газа:
CH4 → C + 2H2↑
8. Метод получения водорода при пропускании паров воды над раскалённым углем при температуре 10000 С (водяной газ, содержащий до 86% угарного газа и водорода):
C + H2O = CO + H2
