水素(1族)とその化合物

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hydrogen
実験的製法} \textbf{\textcolor{cyan}{イオン化傾向が大きい金属}}に\textbf{\textcolor{magenta}{希酸}}を加える.Zn + H2SO4 -> ZnSO4} + \textcolor{red}{\ce{H2 ^}イオン化傾向$\ce{Zn}>\ce{H}$に起因する酸化還元反応 \ce{Zn + 2H+ -> Zn^2+ + H2}}) \\[2zh]  \textbf{工業的製法}  \maru1\ \ \textbf{水の電気分解.  \ce{2H2O -> 2H2 + O2}} \\[.5zh]         \maru2\ \ \textbf{石油から得たナフサ(炭化水素)の熱分解}で\ce{CO}と\ce{H2}が生じる. \\[.5zh]         \maru3\ \ コークス\ce{C}と水蒸気からできる\textbf{\textcolor{red}{水性ガス}}から\ce{H2}を分離する. \\[2zh]  \textbf{性質}  \maru1\ \ \textbf{最も密度が小さく,\ 最も軽い気体.\ 可燃性.}\ 水に溶けにくい. \\[.5zh]      \maru2\ \ \textbf{宇宙に最も多く存在}し($\ce{H}:71\%,\ \ce{He}:27\%$),\ 太陽質量の70\%が水素である. \\[.5zh]      \maru3\ \ \textbf{\textcolor{red}{高温で還元作用}}  \rei\ \ \ce{CuO + H2 -> Cu + H2O} \\[.5zh]      \maru4\ \ バーナーで水素と酸素を完全燃焼させると,\ 約3000℃の炎が得られる. \\[.1zh]       \ \ これを\textbf{酸水素炎}といい,\ 溶接などに利用される. \\\\[.5zh]  \textbf{用途}  \maru1\ \ \textbf{燃料電池の負極活物質.}\ 石油に変わるエネルギー資源として期待される. \\[.5zh]      \maru2\ \ ロケット燃料(液体水素). \\[.5zh]      \maru3\ \ 塩化水素やアンモニアの合成. \ \ \ce{H2 + Cl2 -> 2HCl} \ce{N2 + 3H2 -> 2NH3} \\[.5zh]      \maru4\ \ 有機化合物の合成.  \rei\ \ \ce{CO + 2H2 -> CH3OH}\ (メタノール) \\\\[1zh]  \textbf{第3周期の元素の水素化合物とその性質} \\[1zh] 水素化物 & \ce{NaH} & \ce{MgH2} & \ce{AlH3} & \ce{SiH4} & \ce{PH3} & \ce{H2S} & \ce{HCl} \\\hline 構造 & \multicolumn{3}{c|}{\textcolor{purple}{イオン結晶}} & \textcolor{forestgreen}{正四面体} & \textcolor{forestgreen}{三角錐} & \textcolor{forestgreen}{折れ線} & \textcolor{forestgreen}{直線} \\\hline 性質 & \textcolor{blue}{強塩基} & & & 不溶(中性) & \textcolor{cyan}{弱塩基} & \textcolor{magenta}{弱酸} & \textcolor{red}{強酸} 実験的製法 \ce{Na}や\ce{Ca}を用いると反応が激しすぎるので,\ 普通\ce{Zn}を用いる. \\[1zh] 工業的製法\ \maru2 メタン\ce{CH4}\,の場合 \ce{CH4 + H2O ->[触媒\ce{Ni}] CO + 3H2} \\[1zh] 工業的製法\ \maru3 水性ガスとは,\ \ce{CO}と\ce{H2}\,が1:1で混合した気体である. \\[.2zh]      \   \ce{C + H2O -> CO + H2}\ のようにして得られる. \\[1zh] \bm{水素は,\ 陽性の強い金属とは水素化物イオン\ce{H-}\,(酸化数-1)としてイオン結合で結びつく.} \\[.2zh] 非金属元素とは共有結合で結びつく. \\[.2zh] \ce{NaH}を\bm{水素化ナトリウム},\ \ce{SiH4}\,を\bm{シラン},\ \ \ce{PH3}\,を\bm{ホスフィン}という. \\[.4zh] \ce{NaH}を水に溶かすと強塩基\ce{NaOH}が生じる. \ce{NaH + H2O -> NaOH + H2}