Во всех упражнениях красным цветом приводится решение, а фиолетовым ― объяснение.

ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Охарактеризуйте строение атома водорода и молекулы водорода. Каков тип химической связи между атомами водорода в молекуле?
Атом водорода содержит на внешнем и единственном энергетическом уровне один электрон.
Водород, подобно галогенам — простым веществам, имеет двухатомную молекулу, образованную за счёт неполярной ковалентной связи:
Н. + .Н → Н:Н или Н—Н

Упражнение 2. Какими физическими свойствами характеризуется водород?
Водород — простое вещество не имеет цвета, запаха и вкуса, почти нерастворим в воде.
Как его собирают?
Водород собирают двумья способами: методом вытеснения воды (водород почти нерастворим в воде) и методом вытеснения воздуха, держа сосуд-приемник вверх дном, поскольку водород легче воздуха.
Почему водородом опасно заполнять воздушные шары и дирижабли? Он крайне огнеопасен. Смесь водорода с кислородом в соотношении 2:1 или с воздухом в соотношении 2:5 при взрыве обладает огромной разрушительной силой, поэтому и называется гремучим газом.

Упражнение 3. Запишите два уравнения реакций, в которых водород проявляет окислительные свойства.
2Na + H₂ = 2NaH 
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Na⁰ + H₂⁰ → Na⁺¹H^-1
Восстановитель Na⁰ -1e → Na⁺¹       |1|2|2 ―  процесс окисления
Окислитель H₂⁰ +2e → 2H^-1               |2|  |1 ―  процесс восстановления

Ca + H₂ = CaH₂ 
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Ca⁰ + H₂⁰ → Ca⁺²H₂^-1
Восстановитель Ca⁰ -2e → Ca⁺²    |1|1|1 ―  процесс окисления
Окислитель H₂⁰ + 2e → 2H^-1           |1|  |1 ―  процесс восстановления

Упражнение 4. Запишите два уравнения реакций, в которых водород проявляет восстановительные свойства.
H₂ + Cl₂ = 2HCl
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H₂⁰ + Cl₂⁰ → H⁺¹Cl^-1
Восстановитель H₂⁰ -2e → 2H⁺¹   |2|2|1 ―  процесс окисления
Окислитель Cl₂⁰ +2e → 2Cl^-1          |2|  |1 ―  процесс восстановления

CuO + H₂ = Cu + H₂O 
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Cu⁺²O⁰ + H₂⁰ → Cu⁰ + H₂⁺¹O
Восстановитель H₂⁰ -2e → 2H⁺¹    |2|2|1 ―  процесс окисления
Окислитель Cu⁺² +2e → Cu⁰          |2|  |1 ―  процесс восстановления

Упражнение 5. Назовите лабораторные и промышленные способы получения водорода.
Лабораторные способы получения водорода:
восстановление металлами воды, кислот, щелочей:
Сa + H₂O = Ca(OH)₂ + H₂↑
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑
Zn+ 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑
Промышленные способы получения водорода: 
1. Электролиз воды, в которую добавляют гидроксид натрия или серную кислоту:
2H₂O → 2H₂ + O₂  (эл. ток, NaOH)
2. Конверсия (превращением) водяных паров с углеродом или метаном:
C + H₂O = CO + H₂↑
CH₄ + H₂O = CO + 3H₂↑

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Водород имеет три изотопа: протий Н, дейтерий и тритий Т, а хлор в природе представлен двумя изотопами — ³⁵₁₇Сl и ³⁷₁₇Сl. Сколько различных молекул хлороводорода можно составить из этих изотопов?

молекулы хлороводорода 11Н3517Cl      21D3517Cl    31T3517Cl 11Н3717Cl      21D3717Cl    31T3717Cl

Ответ: шесть молекул хлороводорода

Упражнение 2. Рассчитайте количество вещества, число молекул, число атомов в порции водорода массой 6 г. Какой объём при нормальных условиях займёт такое количество водорода?
Дано: m(H₂)=6 г
Найти: ʋ(H₂)-?, N(H₂)-?, N(H)-?, V(H₂)-?
Решение:
1. Количество вещества водорода массой 6 г рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M=M_r г/моль.
M_r(H₂)=2•A_r(H)=2•1=2, поэтому M(H₂)=2 г/моль
ʋ(H₂)=m(H₂)/M(H₂)=6 г : 2 г/моль=3 моль
2. Число молекул водорода в количестве вещества 3 моль по формуле: N=n•N_A, где N_A ― постоянная Авогадро.
N(H₂)=ʋ(H₂)•N_А=3 моль • 6,02•10²³ моль^-1=18,06•10²³ молекул=1,806•10²⁴ молекул
3. Молекула водорода Н₂ состоит из двух атомов водорода, поэтому число атомов будет в 2 раза больше, чем число молекул:
N(Н)=2•N(Н₂)=2•1,806•10²⁴=3,612•10²⁴ атомов
4. Объём водорода количеством вещества 3 моль рассчитываем по формуле: V=n•V_M, где V_M=22,4 л/моль ― молярный объём.
V(H₂)=n(H₂)•V_M=3 моль • 22,4 л/моль=67,2 л
Ответ: 3 моль, 1,806•10²⁴ молекул, 3,612•10²⁴ атомов, 67,2 л

Упражнение 3. Рассчитайте относительную плотность по водороду следующих газов: аммиак, оксид углерода (IV), хлор, гелий, азот, сероводород.  
Дано: NH₃, CO₂, Cl₂, He, N₂, H₂S
Найти: D_H2(NH₃)-?,  D_H2(CO₂)-?,  D_H2(Cl₂)-?,  D_H2(He)-?,  D_H2(N₂)-?,  D_H2(H₂S)-?
Решение
DH₂(NH₃)=M_r(NH₃)/M_r(H₂)=17:2=8,5
DH₂(CO₂)=M_r(CO₂)/M_r(H₂)=44:2=22
DH₂(Cl₂)=M_r(Cl₂)/M_r(H₂)=71:2=35,5
DH₂(He)=M_r(He)/M_r(H₂)=4:2=2
DH₂(N₂)=M_r(N₂)/M_r(H₂)=28:2=14
DH₂(H₂S)=M_r(H₂S)/M_r(H₂)=34:2=17
Ответ: DH₂(NH₃)=8,5; DH₂(CO₂)=22; DH₂(Cl₂)=35,5; DH₂(He)=2; DH₂(N₂)=14; DH₂(H₂S)=17
Каким из этих газов наполняют воздушные шары и почему? Гелием, т. к. это самый легкий газ из представленных, а также он является инертным газом.

Упражнение 4. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Н₂ → Н₂О → NаОН → Н₂ → НСl → Н₂ → СаН₂ → Н₂. Для двух любых окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.
2H₂ + O₂ = 2H₂O
Схема окислительно-восстановительной реакции.
2H₂⁰ + O₂⁰ ⟶ 2H₂⁺¹O^-2
Восстановитель H₂⁰ - 2ē ⟶ 2H⁺ |2|4|2 ― процесс окисления 
Окислитель O₂⁰ + 4ē ⟶ 2O^-2      |4|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы водорода и кислорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 4. Это число 4, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов водорода и кислорода. Множители 2 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента водорода в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой двух соединений водорода (Н₂, Н₂О), а разными являются индексы элемента водорода в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) ― перед формулой кислорода О₂.

2H₂O + 2Na = 2NaOH + H₂↑
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H₂⁺¹O + Na⁰ → Na⁺¹ОН + Н₂⁰↑
Na⁰ -1е → Na⁺¹     |1|2|2 ―  процесс окисления
2H⁺¹ +2e → H₂⁰     |2|  |1  ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы натрия и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 1 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 1 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов натрия и водорода. Множители 2 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элемент натрий изменил степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой двух соединений натрия (Na, NaOH). Поскольку элемент водород изменил степень окисления не полностью (в правой части схемы имеется вещество NaОН⁺¹, в котором этот элемент имеет такую же степень окисления, как в исходной веществе), поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) только перед формулой водорода. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции натрий — восстановитель, а вода (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.

2NaOH + Zn + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

H₂ + Cl₂ = 2HCl
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H₂⁰ + Cl₂⁰ ⟶ 2H⁺¹Cl^-1
Восстановитель H₂⁰ -2ē ⟶ 2H⁺¹ |2|2|1 ―  процесс окисления
Окислитель Cl₂⁰ +2ē ⟶ 2Cl^-1      |2|  |1 ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы водорода и хлора. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов водорода и хлора. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы этих элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент коэффициент 1 (который обычно не пишем) только перед формулой водорода и хлора. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.

2HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂↑
Схема окислительно-восстановительной реакции.
2H⁺¹Cl + Zn⁰ ⟶ Zn⁺²Cl₂ + H₂⁰
Восстановитель Zn⁰ -2ē ⟶ Zn⁺²     |2|2|1 ―  процесс окисления
Окислитель      2H⁺ +2ē ⟶ H₂⁰       |2|  |1 ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы цинка и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов цинка и водорода. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента цинка в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 перед формулой двух соединений цинка (Zn, ZnCl₂), а поскольку различным является индекс элемента водорода ― ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем), поскольку относится к двум атомам водорода, перед формулой водорода. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции цинк — восстановитель, а хлороводородная кислота (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.

H₂ + Ca = CaH₂
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H₂⁰ + Ca⁰ ⟶ Ca⁺²H₂^-1
Восстановитель Ca⁰ -2ē ⟶ Ca⁺²    |2|2|1 ―  процесс окисления
Окислитель      H₂⁰ +2ē ⟶ 2H^-1    |2|  |1 ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы кальция и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов кальция и водорода. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента кальция в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулой двух соединений кальция (Са, СаН₂), а поскольку различным является индекс элемента водорода ― ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем)  перед формулой водорода.

CaH₂ + 2HCl ⟶ CaCl₂ + 2H₂↑
Схема окислительно-восстановительной реакции.
CaH₂^-1 + 2H⁺¹Cl ⟶ CaCl₂ + 2H₂⁰↑
2H^-1 -2ē ⟶ H₂⁰      |2|2|х1 ―  процесс окисления
2H⁺¹ +2ē ⟶ H₂⁰    |2|  |х1 ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элемента водорода. Числа в последнем столбце ― 1 и 1 ― это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:
2H^-1 -2ē ⟶ H₂⁰ 
2H⁺¹ +2ē ⟶ H₂⁰
Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:
2H^-1 + 2H⁺¹ ⟶ 2H₂⁰ 
Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции (обратите внимание: два атома H^-1 есть в составе CaH₂, поэтому около CaH₂ остается коэффициент 1, который обычно не пишем).
CaH₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2H₂⁰
Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов кальция одинаковое: по 1 атому. Число атомов хлора одинаковое: по 2 атома.
В приведённой реакции гидрид кальция — восстановитель (за счёт атомов водорода в степени окисления -1), а хлороводородная кислота (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.

Упражнение 5. При обработке 7,8 г сплава алюминия с магнием избытком соляной кислоты выделилось 8,96 л водорода (н.у.). Рассчитайте массовые доли металлов в сплаве.
Дано: m(Al,Mg)=7,8 г; V(H₂)=8,96 л
Найти: ω(Al)-?, ω(Mg)-?
Решение:
1. Составляем два химические уравнения, поскольку в сплаве два металла реагируют с соляной кислотой:
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂   (1)
Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂     (2)
По уравнению реакции (1) ʋ₁(Al):ʋ(H₂)=2:3=1:1,5,  то есть количество вещества водорода в 1,5 раза больше, чем количество вещества алюминия, поэтому:
ʋ₁(H₂)=1,5•ʋ₁(Al)  (3)
По уравнению реакции (2) ʋ₂(Mg):ʋ₂(H₂)=1:1,  количество вещества одинаковое, поэтому:
ʋ₂(H₂)=ʋ₁(Mg)      (4)
2. В соотношениях (3) и (4) количество вещества водорода заменяем на соотношение объёмов, а количество вещества алюминия и магния - соотношение масс.
Предположим, что масса алюминия равна х г, тогда масса магния будет равна 7,8-x г. 
Количество вещества  алюминия и магния рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M=M_r г/моль.
M_r(Al)=A_r(Al)=27, M(Al)=27 г/моль. M_r(Mg)=A_r(Mg)=24, M(Mg)=24 г/моль.
ʋ₁(Al)=m(Al)/M(Al)=x/27 моль
ʋ₂(Mg)=m(Mg)/M(Mg)=(7,8-x)/24 моль
Обозначим объём водорода, что образовался в уравнении (1) через V₁, а - в уравнении (2) через V₂ и выразим количество вещества водорода через объём, получим:
ʋ₁(H₂)=V₁/V_M=V₁/22,4 моль
ʋ₂(H₂)=V₂/V_M=V₂/22,4
3. Поставим полученные выражения для количества вещества в соотношения (3) и (4) и выразим переменные V₁ и V₂ соответственно:

V1/22,4=1,5•х/27 V1•27=22,4•1,5•х V1=33,6•х/27

V2/22,4=(7,8-x)/24 V2•24=22,4•(7,8-х) V2=22,4•(7,8-x)/24

4. По условию задачи объём водорода равен 8,96 л, поэтому V₁+V₂=8,96
Подставим в это уравнение полученные выражения для переменных V₁ i V₂ и решим уравнение.
33,6•х/27 + 22,4•(7,8-x)/24=8,96 
Сведем к общему знаменателю: умножим первую дробь на 24, а вторую дробь на 27, получим:
24•33,6•х + 27•22,4•(7,8-x)=24•27•8,96
806,4х + 4717,44 - 604,8x=5806,08
201,6х=1088,64
х=1088,64:201,6
х=5,4
Следовательно, m(Al)=5,4 г, а m(Mg)=7,8-х =7,8-5,4=2,4 г
5. Вычисляем массовую долю алюминия и магния в сплаве.
ω(Al)=(m(Al)/m(Al,Mg))•100%=(5,4 г : 7,8 г)•100%=69,2%
ω(Mg)=100% - ω(Al)=100% - 69,2%=30,8%
Ответ: ω(Al)=69,2%, ω(Mg)=30,8%