Водород (H2) – это химически активный газ, который может вступать во взаимодействие с различными веществами, включая металлы, неметаллы и их соединения. Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:
1) Cl2 (хлор), H2O (вода)
- Водород может реагировать с хлором с образованием хлороводорода (HCl) по реакции: H2 + Cl2 → 2HCl. Эта реакция является быстрой и экзотермической, особенно при освещении или нагревании.
- С водой (H2O) водород напрямую не реагирует при обычных условиях. Однако в присутствии катализаторов, таких как платина, водород может взаимодействовать с кислородом воды, образуя воду в процессе обратимой реакции.
2) CH4 (метан), K (калий)
- Водород не вступает в реакцию с метаном (CH4) при обычных условиях, так как это стабильное соединение.
- Калий (K) – активный металл, который может взаимодействовать с водородом с образованием гидрида калия (KH): 2K + H2 → 2KH. Реакция проходит с выделением тепла.
3) CuO (оксид меди(II)), O2 (кислород)
- Оксид меди(II) CuO может быть восстановлен водородом до металлической меди: CuO + H2 → Cu + H2O. Эта реакция является восстановительной.
- С кислородом (O2) водород может взаимодействовать, образуя воду: 2H2 + O2 → 2H2O. Это типичная реакция горения водорода.
4) PbO (оксид свинца(II)), NH3 (аммиак)
- Оксид свинца(II) PbO также может быть восстановлен водородом до металлического свинца: PbO + H2 → Pb + H2O.
- Аммиак (NH3) при обычных условиях не реагирует с водородом.
Исходя из этого, наилучшим выбором будет пара веществ, с каждым из которых может взаимодействовать водород: 3) CuO, O2. Водород способен реагировать как с оксидом меди(II), восстанавливая его до металла, так и с кислородом, образуя воду.