Водород (H₂) является очень реакционноспособным элементом, особенно при повышенных температурах. Рассмотрим каждую из предложенных групп веществ для того, чтобы определить, с какими из них водород будет реагировать.
1) O₂, N₂, CuO
- O₂: Водород активно реагирует с кислородом, особенно при повышенных температурах, образуя воду (H₂O).
- N₂: Азот довольно инертен, но при высоких температурах водород может реагировать с азотом с образованием аммиака (NH₃) в процессе, известном как синтез Габера-Боша.
- CuO: Оксид меди(II) способен реагировать с водородом при повышенных температурах, восстанавливаясь до металлической меди и образуя воду.
2) O₂, S, H₂O
- O₂: Как уже упомянуто, водород реагирует с кислородом с образованием воды.
- S: Водород может реагировать с серой при повышенных температурах, образуя сероводород (H₂S).
- H₂O: Водород не будет реагировать с водой в отсутствие других реагентов или условий, так как вода уже является продуктом его окисления.
3) H₂O, O₂, Fe₂O₃
- H₂O: Ситуация аналогична предыдущей группе.
- O₂: Реакция с кислородом уже обсуждалась.
- Fe₂O₃: Оксид железа(III) может быть восстановлен водородом до железа и воды при высоких температурах.
4) H₂O, Cl₂, WO₃
- H₂O: Как упомянуто ранее, нет реакции.
- Cl₂: Хлор активно реагирует с водородом, образуя хлороводород (HCl) даже при комнатной температуре, но реакция может быть более интенсивной при повышенных температурах.
- WO₃: Оксид вольфрама(VI) может быть восстановлен водородом до вольфрама и воды при высоких температурах.
Таким образом, водород реагирует со всеми веществами в группе 4 (H₂O, Cl₂, WO₃) при повышенных температурах.