Hydrogène Flashcards
L’hydrogène est l’élément le plus abondant de l’univers. (V/F)
V
A l’état non combiné l’hydrogène n’existe qu’en très faible proportion à l’état de traces dans la _________________.
haute atmosphère
A l’état ________ l’hydrogène est beaucoup plus abondant.
combiné
L’hydrogène intervient dans la composition de: __________, _________, _________, __________.
- Eau;
- Pétrole;
- Houille;
- Hydrocarbures.
En terme d’abondance dans la croute terrestre, l’hydrogène se situe au ___ rang.
3ème rang (après l’oxygène et le silicium)
L’élément hydrogène existe sous 3 formes isotopique: ___________, __________, ______________.
- Le Protium ou hydrogène léger : 1H dont le noyau ne comporte qu’un proton. Nombre de masse A=1;
- Le Deutérium ou hydrogène lourd 2H ou D, dont le noyau est formé d’un proton et d’un neutron;
- Le Tritium ou hydrogène très lourd 3H ou T, le noyau est formé d’un proton et de deux neutron. Nombre de masse A=3.
L’hydrogène naturel contient essentiellement du ___________ et une faible proportion en __________.
protium (99.95%);
deutérium.
Deux atomes d’hydrogène sont -dans les conditions ordinaires- associées en une ___________dans laquelle les spins des deux électrons sont ___________ et l’énergie de cette association est _______, inférieure à la somme des énergies des atomes pris séparément.
molécule H2;
antiparallèles;
minimale.
L’hydrogène moléculaire H2 est un mélange de deux formes le _______________et l’_____________________.
para-hydrogène (p-H2);
ortho-hydrogène (o-H2).
Le sens de rotation sont les mêmes dans l’ortho-hydrogène (o-H2) et sont inversés dans para-hydrogène (p-H2). (V/F)
V
La différence des énergies de rotation dans la molécule de H2 a un impact sur: ___________, __________, ___________.
- Les spectres de bande dans l’infrarouge;
- Variation dans la chaleur massique;
- Variation dans les points de fusion et ébullition.
La transformation de la variété ortho en variété para est exothermique. (V/F)
V
Un abaissement de la température déplace l’équilibre en faveur de la variété ortho-H. (V/F)
F: para-H
L’hydrogène contient ___ de para H2 pour __ d’ortho H2 aux températures ordinaires.
¼;
¾.
Dans les conditions convenables de température (T°) et de pression (P), les molécules diatomiques H2 se dissocient en donnant à l’équilibre: __________________.
H2 → 2H + Δ H
La dissociation H2 → 2H + Δ H est fortement _____________.
endothermique
La dissociation H2 → 2H + Δ H est favorisée par une élévation de la température et de la pression. (V/F)
F: Élévation de la température et abaissement de la pression.
L’hydrogène atomique est chimiquement plus actif que l’hydrogène moléculaire. (V/F)
V
Des réactions d’hydrogénation sont possibles à température ordinaire. (V/F)
V
Exemples de réactions d’hydrogénation: ______________, ____________.
- Hydrogénation de du soufre (S), du phosphore (P), de l’arsenic (As), de l’antimoine (Sb);
- Formation des hydrures des métaux alcalins
Propriétés physiques de l’hydrogène: ________________, ____________, _____________, ______________, _____________, _______________, ______________.
- Gaz incolore, inodore et insipide;
- Forces intermoléculaires très faibles à l’état gazeux;
- Points de fusion et d’ébullition très bas;
- Formes liquides et solides incolores;
- Non-conducteur du courant électrique dans ses trois fromes;
- Peu soluble dans l’eau;
- Masse moléculaire la plus petite (M= 2g/mol).
L’hydrogène ne conduit pas le courant électrique car: _______________ et ___________.
- Absence d’électron ou d’ion libres;
- La liaison H-H est purement covalente.
Conséquences des propriétés physiques de l’hydrogène: __________, __________, ________, ____________.
- Gaz le plus léger (d=1/14.5 que d de l’air);
- Effusion (passage facile à travers les poreuses);
- Meilleur conducteur de chaleur;
- Absorption par les métaux.
Certains métaux comme _______, _______, ________, _______, _________absorbent des quantifiés importante d’hydrogène. On obtient la constitution de produits mal définis où les atomes d’hydrogène se logent dans les ____________en provoquant sa ___________.
Fer;
Nickel;
Titane;
Platine;
Palladium;
lacunes du réseau;
dilatation.
La première préparation d’hydrogène a été obtenue par ___________________.
l’action d’un acide sur le zinc (Cavendish)
Actuellement la majorité de l’hydrogène est produite à partir d’un _________, ce processus de fabrication n’est pas tenable à long terme en raison des __________________ et du problème non résolu d’__________________.
gaz naturel;
réserves limitées de gaz naturel;
émissions de CO2.
L’hydrogène obtenu par électrolyse est le plus _____ mais plus ________.
pur;
couteux.
Les préparations les plus utilisées en industrie et au laboratoire sont : ____________, ___________, ___________, ____________, _____________.
- Préparation à partir du méthane;
- Préparation à partir du pétrole;
- Préparation par électrolyse de l’eau;
- Préparation par réduction de l’eau;
- Préparation par action d’un acide sur le zinc.
Préparation à partir du méthane
Le gaz naturel est composé en majeure partie de _____, mais contient aussi du CO2 et du soufre, ce dernier doit être d’abord éliminé avec la _____________.
méthane;
CO2;
Soufre;
désulfuration.
Préparation à partir du méthane
Le méthane CH4 peut être décomposé par la _____en présence de _________.
chaleur;
catalyseur.
Méthodes de préparation à partir du méthane: ___________, __________, ___________.
Craquage simple: CH4 → C + 2 H2 + 19 Kcal;
Craquage oxydant: 2CH4 + O2 + Cat → 2CO + 4 H2 -14Kcal;
Craquage en présence H2O/CO2:
CH4 + H2O + Cat → CO + 3 H2 +51 Kcal
CH4 + CO2 + Cat → 2CO + 2 H2 + 61 Kcal
Préparation à partir du pétrole
Se déroule à T° = ____°C.
400°C
Préparation à partir du pétrole, réaction: ______________________.
C3H8 + 3H2O → 7H2 + 3CO
3 CO + 3 H2O → 3 H2 + 3CO2
————————————————
C3H8 + 6 H2O → 10 H2 + 3 CO2
L’eau pure conduit à peine le courant électrique mais l’addition d’un _________________ va la rendre conductrice.
électrolyte (acide – base)
Electrolyse de l’eau
Les acides ont l’inconvénient d’être _________ ainsi on utilise surtout des bases comme la __________ ou la ___________.
corrosifs;
potasse KOH;
soude NaOH.
Electrolyse de l’eau
On utilise des électrolyseurs qui sont des _______.
bacs
Electrolyse de l’eau
Généralement les électrodes sont en ________ en milieu ______ ou en ____ en milieu ________.
platine en milieu acide;
fer en milieu alcalin.
Electrolyse de l’eau
La réaction chimique consiste en une __________________.
dissociation de H2O
Electrolyse de l’eau - réaction
Cathode: __________________________;
Anode: ____________________________;
Réaction globale: ___________________.
Cathode: 4H2O + 4 e- → 2 H2 + 4 OH-;
Anode: 4 OH- → 2 H2O + O2 + 4 e-;
Réaction globale: 2 H2O → 2H2 + O.
Electrolyse de l’eau
Une DDP de __volts est nécessaire en pratique pour décomposer l’eau.
02
Electrolyse de l’eau
On obtient de l’hydrogène presque pur mais qui peut renfermer des ____________ et ________________.
traces d’O2;
traces de H2O.
Electrolyse de l’eau
Les traces d’O2 peuvent être éliminées par ___________.
passage sur du platine
Electrolyse de l’eau
Les traces de H2O peuvent être éliminées par _________ qui se fait en _____________.
Séchage;
Barbotant l’hydrogène dans un flacon laveur contenant H2SO4 + CaO.
On peut obtenir de l’hydrogène comme sous-produit dans l’électrolyse de _____ et _______.
NaCl;
NaOH.
Réduction de l’eau
3 types de réducteurs sont utilisés dans ces préparations: _________, _________, ____________.
Fer;
Carbone;
Phosphore.
Réduction de l’eau
On utilise le ____ car il est peu cher et peut être régénéré facilement.
fer
Réduction de l’eau
En fonction de la température on obtient plusieurs réactions : ______________________, _______________________.
T° < 570°C:
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2 + 35 Kcal (1)
T°> 570°C:
Fe + H2O → FeO + H2 + 6 Kcal (2)
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2 + 7 Kcal (3) (la plus utilisée)
Réduction de l’eau
Les équilibres sont influencés par le ___________________.
rapport des pressions partielles de l’hydrogène et l’eau pH2/pH2O
Réduction de l’eau
L’oxyde de fer sera réduit à chaud par de l’___________ qui va libérer du _____ et le fer pourra de nouveau rentrer dans le cycle de réactions: _______________.
oxyde de carbone;
CO2;
Fe3O4 + 4 CO → 3 Fe + 4 CO2
Préparation à partir d’un acide sur le zinc
L’hydrogène obtenu est __________.
gazeux
