Hydrogène Flashcards

1
Q

L’hydrogène est l’élément le plus abondant de l’univers. (V/F)

A

V

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2
Q

A l’état non combiné l’hydrogène n’existe qu’en très faible proportion à l’état de traces dans la _________________.

A

haute atmosphère

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3
Q

A l’état ________ l’hydrogène est beaucoup plus abondant.

A

combiné

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4
Q

L’hydrogène intervient dans la composition de: __________, _________, _________, __________.

A
  • Eau;
  • Pétrole;
  • Houille;
  • Hydrocarbures.
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5
Q

En terme d’abondance dans la croute terrestre, l’hydrogène se situe au ___ rang.

A

3ème rang (après l’oxygène et le silicium)

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6
Q

L’élément hydrogène existe sous 3 formes isotopique: ___________, __________, ______________.

A
  • 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.
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7
Q

L’hydrogène naturel contient essentiellement du ___________ et une faible proportion en __________.

A

protium (99.95%);
deutérium.

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8
Q

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.

A

molécule H2;
antiparallèles;
minimale.

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9
Q

L’hydrogène moléculaire H2 est un mélange de deux formes le _______________et l’_____________________.

A

para-hydrogène (p-H2);
ortho-hydrogène (o-H2).

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10
Q

Le sens de rotation sont les mêmes dans l’ortho-hydrogène (o-H2) et sont inversés dans para-hydrogène (p-H2). (V/F)

A

V

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11
Q

La différence des énergies de rotation dans la molécule de H2 a un impact sur: ___________, __________, ___________.

A
  • Les spectres de bande dans l’infrarouge;
  • Variation dans la chaleur massique;
  • Variation dans les points de fusion et ébullition.
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12
Q

La transformation de la variété ortho en variété para est exothermique. (V/F)

A

V

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13
Q

Un abaissement de la température déplace l’équilibre en faveur de la variété ortho-H. (V/F)

A

F: para-H

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14
Q

L’hydrogène contient ___ de para H2 pour __ d’ortho H2 aux températures ordinaires.

A

¼;
¾.

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15
Q

Dans les conditions convenables de température (T°) et de pression (P), les molécules diatomiques H2 se dissocient en donnant à l’équilibre: __________________.

A

H2 → 2H + Δ H

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16
Q

La dissociation H2 → 2H + Δ H est fortement _____________.

A

endothermique

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17
Q

La dissociation H2 → 2H + Δ H est favorisée par une élévation de la température et de la pression. (V/F)

A

F: Élévation de la température et abaissement de la pression.

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18
Q

L’hydrogène atomique est chimiquement plus actif que l’hydrogène moléculaire. (V/F)

A

V

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19
Q

Des réactions d’hydrogénation sont possibles à température ordinaire. (V/F)

A

V

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20
Q

Exemples de réactions d’hydrogénation: ______________, ____________.

A
  • Hydrogénation de du soufre (S), du phosphore (P), de l’arsenic (As), de l’antimoine (Sb);
  • Formation des hydrures des métaux alcalins
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21
Q

Propriétés physiques de l’hydrogène: ________________, ____________, _____________, ______________, _____________, _______________, ______________.

A
  • 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).
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22
Q

L’hydrogène ne conduit pas le courant électrique car: _______________ et ___________.

A
  • Absence d’électron ou d’ion libres;
  • La liaison H-H est purement covalente.
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23
Q

Conséquences des propriétés physiques de l’hydrogène: __________, __________, ________, ____________.

A
  • 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.
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24
Q

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 ___________.

A

Fer;
Nickel;
Titane;
Platine;
Palladium;
lacunes du réseau;
dilatation.

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25
La première préparation d'hydrogène a été obtenue par ___________________.
l’action d'un acide sur le zinc (Cavendish)
26
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.
27
L’hydrogène obtenu par électrolyse est le plus _____ mais plus ________.
pur; couteux.
28
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.
29
*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.
30
*Préparation à partir du méthane* Le méthane CH4 peut être décomposé par la _____en présence de _________.
chaleur; catalyseur.
31
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
32
*Préparation à partir du pétrole* Se déroule à T° = ____°C.
400°C
33
Préparation à partir du pétrole, réaction: ______________________.
C3H8 + 3H2O → 7H2 + 3CO 3 CO + 3 H2O → 3 H2 + 3CO2 ------------------------------------------------ C3H8 + 6 H2O → 10 H2 + 3 CO2
34
L’eau pure conduit à peine le courant électrique mais l’addition d’un _________________ va la rendre conductrice.
électrolyte (acide – base)
35
*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.
36
*Electrolyse de l’eau* On utilise des électrolyseurs qui sont des _______.
bacs
37
*Electrolyse de l’eau* Généralement les électrodes sont en ________ en milieu ______ ou en ____ en milieu ________.
platine en milieu acide; fer en milieu alcalin.
38
*Electrolyse de l’eau* La réaction chimique consiste en une __________________.
dissociation de H2O
39
*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.
40
*Electrolyse de l'eau* Une DDP de __volts est nécessaire en pratique pour décomposer l’eau.
02
41
*Electrolyse de l'eau* On obtient de l’hydrogène presque pur mais qui peut renfermer des ____________ et ________________.
traces d’O2; traces de H2O.
42
*Electrolyse de l'eau* Les traces d'O2 peuvent être éliminées par ___________.
passage sur du platine
43
*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.
44
On peut obtenir de l’hydrogène comme sous-produit dans l’électrolyse de _____ et _______.
NaCl; NaOH.
45
*Réduction de l’eau* 3 types de réducteurs sont utilisés dans ces préparations: _________, _________, ____________.
Fer; Carbone; Phosphore.
46
*Réduction de l’eau* On utilise le ____ car il est peu cher et peut être régénéré facilement.
fer
47
*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)
48
*Réduction de l’eau* Les équilibres sont influencés par le ___________________.
rapport des pressions partielles de l’hydrogène et l’eau pH2/pH2O
49
*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
50
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc* L'hydrogène obtenu est __________.
gazeux
51
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc* L'hydrogène est obtenu par action des acides qui réagissent sur les métaux qui précédent l’hydrogène dans la ___________________.
liste des potentiels redox
52
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc* La réaction la plus utilisée est la suivante :_______________________.
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
53
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc - Choix de l'acide* __________ est recommandé.
H2SO4 dilué
54
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc - Choix de l'acide* Si H2SO4 est trop concentré, il se forme ____ provenant de sa réduction.
SO2
55
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc - Choix de l'acide* Inconvénient du HCL: _______________________.
trop volatil et sera entrainé en petite quantité avec de l’hydrogène.
56
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc - Choix de l'acide* HNO3 a des propriétés _________, il serait réduit par l’hydrogène naissant avec production des ________________.
oxydantes; vapeurs nitreuses.
57
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc* Le zinc ne doit pas renfermer des impuretés tel le ________, ________ et ________ qui sont transformés en ______________________.
phosphore; arsenic; silicium; hydrures PH3, AsH3, SiH4.
58
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc* Une élévation de la température engendre une __________ pouvant aller jusqu'à _____.
réduction; H2S.
59
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc* Si le zinc est ______ il n’est pas attaqué par le H2SO4.
très pur
60
*Préparation à partir d’un acide sur le zinc* La purification consiste à faire passer l’hydrogène impur sur du ______________placé dans un four a une température de ___°C , on élimine ainsi ___ selon la réaction: _________________________.
cuivre ( tournure); 500 °C; H2S; H2S + Cu → H2 + CuS.
61
L'________________ est utilisé pour produire de l'hydrogène au laboratoire à partir de diverses réactions chimiques.
Appareil de Kipp
62
*Appareil de Kipp* Une solution de _________ réagit avec ________, ________ ou _________pour produire de l'hydrogène.
NaOH; CaH2 (hydrolithe), Silicium Si ou Aluminium Al.
63
L'hydrogène est le seul élément don __ est saturée.
couche K
64
L’hydrogène peut acquérir une configuration ionique stable de 2 façons: ________________ et ___________________.
En fixant un électron pour donner l’ion H-; En perdant un électron pour donner le proton H+.
65
La structure électronique de H- est celle du ____________.
Hélium (1sp2)
66
L'affinité électronique de H est manifestée dans ses combinaison avec les _______________________.
métaux les plus électropositifs (alcalins et alcalino-terreux)
67
NO de H-: ___.
-I
68
H- a une action réductrice. (V/F)
F: oxydante
69
L’échelle des potentiels normaux met en évidence que l’hydrogène est moins électropositifs que la plupart des métaux. (V/F)
V
70
NO de H+: __.
+I
71
H+ est réducteur. (V/F)
V
72
Dans le cas de l’hydrogène la grande majorité des liaisons ont un caractère ____________prépondérant aussi bien dans les composés hydrogénés _________ que dans les composés _________.
covalent; minéraux; organiques.
73
Ce n’est que dans quelques ____________que les liaisons sont presque purement ioniques.
hydrures métalliques
74
Les _____________se forment en chauffant des métaux électropositifs, tels que les métaux alcalins et alcalino-terreux, en présence d'hydrogène.
hydrures salins
75
Les métaux alcalins et alcalino-terreux donnent des composés ____________, dont la structure est similaire à celle du _______________.
cristallisés blancs; chlorure de sodium.
76
Les hydrures salins correspondent à la valence ordinaire des métaux. (V/F)
V
77
*Hydrures salins* La réaction est plus rapide avec les métaux alcalins qu'avec les alcalino-terreux. (V/F)
V
78
Les liaisons métal- hydrogène étant très nettement ________.
ioniques
79
Toues les hydrures salins sont décomposables par la ______.
chaleur
80
Température de décomposition de NaH et KH se situe entre ___ et ___°C.
400-500°C
81
Certains hydrures de _______ et des __________ sont électrolysables à l’état fondu.
Lithium; métaux alcalinoterreux.
82
*Electrolyse des hydrures salins fondus* L’hydrogène se dégage à l’______.
anode
83
Les hydrures salins sont des oxydants très énergiques. (V/F)
F: réducteurs
84
Certains hydrures salins sont décomposables par l’____avec libération d’hydrogène: Exemple:_______________________.
eau; CaH2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + 2 H2
85
Les non métaux qui se combinent à l’hydrogène sont ___________ que lui ou ont une __________voisine de la sienne.
plus électronégatifs; électronégativité.
86
Les liaisons H-non-métaux sont __________.
covalentes
87
*Action sur les halogènes (groupe 17)* L’affinité pour l’hydrogène décroit du fluor à l’iode en même temps que l’électronégativité. (V/F)
V
88
*Action sur les halogènes (groupe 17)* Avec le fluor la réaction est ____________ et ______________.
très explosive et exothermique
89
*Action sur les halogènes (groupe 17)* Avec le chlore la réaction est _________en présence d’une _________________.
explosive; lumière très atomique.
90
La synthèse du bromure d’hydrogène HBr s’effectue à température modérée à ___°C en présence d’un catalyseur.
150
91
L’action de l’iode sur l’hydrogène ne commence qu’à partir de ___°C; cette réaction est limitée par la _______________.
200°C; dissociation de HI.
92
*Action sur les éléments du groupe 16* L’affinité pour l’hydrogène décroit de l’oxygène au tellure. (V/F)
V
93
*Action sur les éléments du groupe 16* Avec le soufre le sélénium et le tellure les réactions sont _________ et commencent à des températures de plus en plus élevées vers ___°C.
réversibles; 250°C.
94
Pour la synthèse du sulfure d’hydrogène H2S on procède à un _______________.
chauffage du souffre en présence de H2
95
H2 + S → H2S est fortement exothermique. (V/F)
F: faiblement
96
L'action de l’hydrogène sur le sélénium à ___°C nous fait obtenir de l’hydrogène sélénié.
400°C
97
Il n y a pas de réaction entre l'hydrogène et l'oxygène à froid. (V/F)
V
98
Une _______________, une _______, un ___________ provoque une explosion du mélange H2+O2 avec dégagement de chaleur et formation de l’eau.
élévation de température; étincelle; catalyseur (platine).
99
Le grand dégagement de chaleur de la réaction H2 + O2 _____-______°C est utilisé dans les ________________.
2500 – 2600 °C; chalumeaux industriels pour la soudure..
100
*Action sur l’azote et les non métaux du groupe 15* Les composes hydrogénés du ________ et _______ne sont pas obtenus directement par contre la synthèse est directe pour l’____________.
Phosphore et Arsenic (PH3 et AsH3); ammoniac.
101
La réaction de l'hydrogène avec le carbone s'effectue par une réaction ___________ en donnant du ________ en présence de ______________.
réversible; méthane; nickel (catalyseur).
102
A très haute température, la réaction de l'hydrogène avec le carbone aboutit à de l’____________.
acétylène
103
L’hydrogène en particulier dans son union à des non métaux joue le rôle de réducteur__________.
réducteur
104
La plupart des réductions par de l'hydrogène sont exothermiques. (V/F)
V
105
Les réductions par de l'hydrogène sont obtenues par ____________, par _______, en faisant agir H à l’état naissant.
élévation de la température; catalyse.
106
L'hydrogénation de l’éthylène en éthane se produit à haute température. (V/F)
V C2H4 + H2 → C2H8
107
Les réductions par H par élévation de la température: _______________, _______________, _______________, __________________.
Hydrogénation de l’éthylène en éthane; Réduction des oxydes des non métaux; Réductions des oxydes métalliques; Réductions des chlorures et des sulfures métalliques.
108
Le ___ et les __________ sont réduits au rouge par l'hydrogène avec libération du non métal.
SO2 et oxydes d'azote
109
La réaction du dioxyde de carbone avec l'hydrogène donne le ________ par une réaction ___________.
monoxyde; réversible.
110
L’anhydre borique B2O3 et la silice SiO2 ne sont pas réductibles H car _________________.
B et Si sont plus électropositifs que H.
111
Les oxydes des métaux les moins électropositifs sont réduits facilement par l'hydrogène. On cite: ______, ______, _______, ________.
- Oxyde d'argent; - Oxyde de cuivre; - Oxyde de plomb; - Oxyde de nickel.
112
L’oxyde ferrique est réduit à l’état d’oxyde salin par une réaction__________à partir de ___°C. L’oxyde salin est à son tour réduit par des _______________.
irréversible; 450°C; réactions d’équilibre. 3Fe2O3 + H2 → 2 Fe3O4 + H2O
113
L’oxyde de zinc n’est réduit par l'hydrogène que vers ____°C par une réaction __________.
1000°C; réversible.
114
Les oxydes _______, __________, les oxydes de _______et d’____________ c’est à dire les métaux les plus électropositifs sont non réductibles par l’hydrogène.
alcalins; alcalinoterreux; Mg (MgO); Aluminium (Al2O3).
115
Les halogénures (chlorures, fluorures, bromures et iodures) des métaux peu électropositifs comme ceux de _______, ________ et _______ sont réduits à chaud.
Cuivre; Argent; Antimoine.
116
Les hydrogénations sont principalement catalysées par le __________ et ___________.
Nickel; Cuivre réduit.
117
Réactions effectuées par catalyse: ___________, ___________, _______________.
- Des alcènes en alcanes (cat : Ni) : C2H4 + H2 → C2H6 (éthane); - Les carbures benzéniques en cyclanes : C6H6+ 3 H2 → C6H12 (cyclohexane); - Des aldéhydes en alcool primaire a 140°C : CH3-CHO +H2 → CH3-CH2OH (éthanol).
118
L’hydrogénation des produits organiques lourds tels que la houille, pétrole conduit à l’obtention d’___________.
essence
119
L'hydrogénation de certains acides gras des matières grasses permet de préparer des _____________ dont certaines sont utilisés dans l’______________ et l’______________.
huiles hydrogénées; alimentation (margarine); industrie pharmaceutique.
120
L’hydrogène est l’un des tous premiers gaz industriels, il est commercialisé a l’état _________ ou __________, la production mondiale est d’environ ____million tonne / an.
gazeux ou liquide; 240.
121
Les principaux débouchés du H2 sont actuellement la synthèse de l’_____________.
Ammoniac (60%)
122
L'hydrogène est utilisé en pétrochimie où l’hydrotraitement vise à purifier les _____________ de leurs impuretés notamment le ________.
coupes pétrolifères; soufre.
123
L’hydrogène est utilisé comme gaz de couverture dans le traitement thermique des ___________________.
tôles pour automobiles.
124
En chimie l’hydrogène est utilisés dans: _____________, ____________, ____________, ______________, _____________, _______________.
- Synthèse du méthanol; - Synthèse des aldéhydes et alcools; - Fabrication du peroxyde d’hydrogène H2O2; - Réduction d’oxydes métalliques en métal; - Dans les chalumeaux hydrogène oxygène (soudure, découpage, fabrication de pierres semi précieuses artificielles) - Piles à combustible, dans les propergols pour fusée avec l’oxygène tous les deux liquides.
125
L’utilisation de l’hydrogène comme combustible semble pouvoir devenir un débouché important. C’est en effet un combustible à _____________et __________.
pouvoir énergétique élevé; non polluant.
126
Les deux difficultés qui limitent actuellement l'utilisation de l'hydrogène sont: __________ et __________.
Cout et stockage