Вода H2O: свойства, получение, применение

Вода H2O — оксид водорода, полярное молекулярное вещество, жидкость без цвета и запаха, молярная масса 18 г/моль.

Ключевые факты

Формула
H2O
Класс
оксид (оксид водорода, молекулярное вещество)
Молярная масса
18 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 18,02 г/моль
Другие названия
оксид водорода
Состояние
жидкость при обычных условиях
Степени окисления
H +1, O −2
Связи
ковалентные полярные; между молекулами — водородные связи
Форма молекулы
угловая, угол около 104,5°
Кристаллическая решётка
молекулярная (у льда)

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое вода?

Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Молекула угловая и полярная: на кислороде собирается частичный отрицательный заряд, на водороде — положительный. Поэтому молекулы воды притягиваются друг к другу водородными связями.

Именно водородные связи объясняют необычные свойства: высокую температуру кипения для такой лёгкой молекулы, уменьшение плотности при замерзании и способность растворять ионные и многие полярные вещества. В химических реакциях вода выступает как реагент, растворитель, катализатор и среда.

Какие физические свойства у воды?

Физические свойства: вода H2O
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниежидкость при обычных условиях
Цвет и запахбез цвета и запаха; толстый слой голубоватый
Температура плавления0 °C
Температура кипения100 °C при нормальном давлении
Плотностьоколо 1 г/см³; наибольшая при 4 °C, лёд легче воды
Растворяющая способностьхорошо растворяет ионные и полярные вещества, плохо — неполярные

Какие химические свойства у воды?

Вода реагирует с активными металлами, с оксидами, с некоторыми солями и подвергается электролизу. В одних реакциях она окислитель (забирает электроны у металла), в других просто присоединяется или участвует в гидролизе.

  1. С натрием: щёлочь и водород2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
  2. С основным оксидом: гидроксидCaO + H2O → Ca(OH)2
  3. С кислотным оксидом: кислотаSO3 + H2O → H2SO4
  4. С раскалённым железом: оксид и водород3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2Условия: перегретый пар, высокая температура
  5. Необратимый гидролиз сульфида алюминияAl2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
  6. Электролиз воды2H2O → 2H2↑ + O2↑Условия: электрический ток

Вода — очень слабый электролит: ионное произведение при 25 °C равно 10 в степени −14, поэтому нейтральной считают среду с pH 7. Эти числа лежат в основе расчётов кислотности растворов.

Как получают воды?

Горение водорода

Вода образуется при горении водорода в кислороде. Реакция идёт со взрывом, если газы смешаны заранее, и очень экзотермична.

  • 2H2 + O2 → 2H2O

Реакция нейтрализации

Вода всегда возникает при взаимодействии кислоты и щёлочи, а в ионном виде эта реакция сводится к соединению ионов водорода и гидроксид-ионов.

  • H+ + OH− → H2O

Как распознать вода? Качественная реакция

Присутствие воды доказывают безводным сульфатом меди(II): белый порошок после контакта с влагой голубеет, превращаясь в кристаллогидрат. Для подтверждения чистоты воды используют электропроводность и пробу на ионы.

Где применяют воды?

  • растворитель в быту, лаборатории и промышленности;
  • теплоноситель и охлаждающая среда на электростанциях;
  • сырьё для получения водорода и кислорода электролизом;
  • основа питья, сельского хозяйства и пищевой промышленности.

Меры предосторожности. Обычная вода безопасна, а опасна горячая: кипяток и пар вызывают ожоги. При опытах с металлами вода реагирует бурно, поэтому такие реакции проводят только по указанию учителя.

Чему равна молярная масса воды?

M(H2O) = 2·1 + 16 = 18 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 18,02 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где вода встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса воды?

M(H2O) = 2·1 + 16 = 18 г/моль.

Почему лёд плавает на воде?

При замерзании молекулы выстраиваются в решётку с пустотами, удерживаемую водородными связями. Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому он держится на поверхности.

Почему вода — полярная молекула?

Связи O–H ковалентные полярные, а молекула угловая, поэтому дипольные моменты связей не гасят друг друга. Кислород несёт частичный отрицательный заряд, водород — положительный.

Какую роль играет вода в реакции натрия с водой?

Вода здесь окислитель: ионы водорода принимают электроны от натрия и превращаются в газообразный водород, а оставшиеся гидроксид-ионы образуют щёлочь.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: водород H, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники