氫氣是什么

【專家解說】：你知道世界上最輕的氣體是什么氣體嗎？它就是氫氣，它的密度非常小，只有空氣的1/14。所以用氫氣充灌的氣球，必須用手牢牢捉住。否則，只要一撒手它就會閃閃升上天空。 氫氣有個愛“鉆空子”的脾氣。灌好的氫氣球，往往過一夜，第二天就飛不起來了。這是因為氫氣能鉆過橡膠上人眼看不見的小細(xì)孔，溜之大吉。不僅如此,在高溫、高壓下,氫氣甚至可以穿過很厚的鋼板。為什么氫氣這么愛“鉆空子”呢？想知道答案嗎？通過以下的學(xué)習(xí)你就會得到你想要的答案。 那你知道為什么氫氣球會在空中飄揚嗎？要氣球能夠在空中飄揚，那么就要在氣球內(nèi)的氣體密度較?。ū瓤諝庑。?。由于氫氣（hydrogen,H2）是一種密度較低的氣體，把氫氣注入氣球內(nèi)，便可以使它飄浮在空中。 氫氣是無色并且密度比空氣小的氣體（在各種氣體中，氫氣的密度最小。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1升氫氣的質(zhì)量是0.0899克，比空氣輕得多）。因為氫氣難溶于水，所以可以用排水集氣法收集氫氣。另外，在101千帕壓強下，溫度-252.87℃時，氫氣可轉(zhuǎn)變成無色的液體；-259.1℃時，變成雪狀固體。 常溫下，氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定，不容易跟其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但當(dāng)條件改變時（如點燃、加熱、使用催化劑等），情況就不同了。 a. 可燃性： 〔實驗1〕氫氣在空氣里的燃燒，實際上是與空氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水。 2H2+O2=2H2O 這一反應(yīng)過程中有大量熱放出，是相同條件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。我國長征3號火箭就用液氫燃料。 不純的H2點燃時會發(fā)生爆炸。但有一個極限，當(dāng)空氣中所含氫氣的體積占混合體積的4％－74.2%時，點燃都會產(chǎn)生爆炸，這個體積分?jǐn)?shù)范圍叫爆炸極限。 也許有的同學(xué)會問：我們怎么知道一瓶氫氣是否純呢？ 用試管收集一試管氫氣，然后用燃著木條放到試管口，如果聽到輕微的“噗”聲，表明氫氣是純凈的。如果聽到尖銳的爆鳴聲，表明氫氣不純。這時需要重新收集和檢驗。 如用排氣法收集，則要用拇指堵住試管口一會兒，使試管內(nèi)可能尚未熄滅的火焰熄滅，然后才能再收集氫氣（或另取一試管收集）。收集好后，用大拇指賭住試管口移近火焰再移開，看是否有“噗”聲，直到試驗表明氫氣純凈為止。 b. 還原性 我們先來看一下以下的動畫實驗：氫氣與氧化銅反應(yīng) 以上反應(yīng)的實質(zhì)是氫氣奪取氧化銅中的氧生成水，使氧化銅變?yōu)榧t色的金屬銅。 CuO+H2=Cu+H2O 在這個反應(yīng)中，氧化銅失去氧變成銅，氧化銅被還原了，即氧化銅發(fā)生了還原反應(yīng)。這種含氧化合物失去氧的反應(yīng)，叫做還原反應(yīng)。能奪取含氧化物里的氧，使它發(fā)生還原反應(yīng)是的物質(zhì)，叫做還原劑。還原劑具有還原性。 我們知道性質(zhì)決定用途，那么氫氣有什么用呢？ 根據(jù)氫氣所具有的燃燒性質(zhì)，它可以作為燃料，可以應(yīng)用與航天、焊接、航天、軍事等方面；根據(jù)它的還原性，還可以用于冶煉某些金屬材料等方面。 [小資料]氫能源 1)氫氣的可燃性 在帶尖嘴的導(dǎo)管口點燃純凈的氫氣，觀察火焰的顏色。然后在火焰上方罩一個冷而干燥的燒杯，過一會兒，觀察燒杯壁上有什么現(xiàn)象發(fā)生。 我們可以看到，純凈的氫氣在空氣里安靜地燃燒，產(chǎn)生淡藍(lán)色的火焰（注）。用燒杯罩在火焰的上方時，燒杯壁上有水珠生成，接觸燒杯的手能感到發(fā)燙。 （注）氫氣在玻璃導(dǎo)管口燃燒時，火焰常略帶黃色。 氫氣在空氣里燃燒，實際上是氫氣跟空氣里的氧氣發(fā)生了化合反應(yīng)，生成了水并放出大量的熱。這個反應(yīng)的化學(xué)方程式是： 2H2＋O22H2O 如果氫氣不純，混有空氣(或氧氣)，點燃時會怎樣呢？ 〔實驗2〕取一個一端開口，另一端鉆有小孔的紙筒(或塑料筒等)，用紙團堵住小孔，用向下排空氣法收集氫氣，使紙筒內(nèi)充滿氫氣。把氫氣發(fā)生裝置移開，拿掉堵小孔的紙團，用燃著的木條在小孔處點火,注意有什么現(xiàn)象發(fā)生。(做這個實驗時，人要離得遠(yuǎn)些，注意安全。) 我們可以看到，剛點燃時，氫氣安靜地燃燒(圖5-11，Ⅱ)，過一小會兒，突然聽到“砰”的一聲響，爆炸的氣浪把紙筒高高掀起(圖5-11，Ⅲ)。 實驗測定，空氣里如果混入氫氣的體積達(dá)到總體積的4％～74.2％，點燃時就會發(fā)生爆炸。這個范圍叫做氫氣的爆炸極限。實際上，任何可燃?xì)怏w或可燃的粉塵如果跟空氣充分混合，遇火時都有可能發(fā)生爆炸。因此，當(dāng)可燃性氣體(如氫氣、液化石油氣、煤氣等)發(fā)生泄漏時，應(yīng)杜絕一切火源、火星，以防發(fā)生爆炸。 正是由于這個原因，我們在使用氫氣時，要特別注意安全。點燃?xì)錃馇?，一定要檢驗氫氣的純度。 〔實驗3〕用排水法收集一試管氫氣，用拇指堵住，移近火焰，移開拇指點火，如果聽到尖銳的爆鳴聲，就表明氫氣不純，需要再收集，再檢驗，直到響聲很小，才表明氫氣已純凈。如果用向下排空氣法收集氫氣，經(jīng)檢驗不純而需要再檢驗時，應(yīng)該用拇指堵住試管口一會兒，然后再收集氫氣檢驗純度，否則會發(fā)生危險，為什么？ 因為剛檢驗過純度的試管內(nèi)，氫氣火焰可能還沒有熄滅，如果立刻就用這個試管去收集氫氣，氫氣火焰可能會點燃?xì)錃獍l(fā)生器里尚混有空氣的氫氣，使氫氣發(fā)生器發(fā)生爆炸。用拇指堵住試管口一會兒，就使試管內(nèi)未熄滅的氫氣火焰因缺氧氣而熄滅。 回答者：333li666 - 助理 二級 10-17 16:23 氫氣性質(zhì)和用途點撥 H2 知識要點 【要點1】氫氣的物理性質(zhì)①通常狀況下是無色無味的氣體． ②標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度為0.0899g/L． ③難溶于水． ④在加壓降溫的條件下變成無色液體和雪狀固體思考可以采取哪些方法證明氫氣的密度??？ 可以采用吹肥皂泡、充氫氣球、向下排空氣法收集等方法． 【要點2】氫氣的化學(xué)性質(zhì)1．穩(wěn)定性：氫氣在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)． 2．氫氣的可燃性： H2＋O2 H2O注意使用氫氣時要注意安全，點燃?xì)錃馇?，一定要檢驗氫氣純度．檢驗的方法：用小試管收集一管氫氣，用拇指堵住試管口，試管口向下移近酒精燈火焰，松開拇指點火，如果聽到尖銳的爆鳴聲，就說明氫氣不純．如果聽到很小聲音，說明氫氣已經(jīng)純凈． 思考同樣的化學(xué)反應(yīng)，為什么產(chǎn)生的現(xiàn)象和后果不同？ 反應(yīng)現(xiàn)象不僅取決于反應(yīng)物的性質(zhì)，還取決于反應(yīng)條件、反應(yīng)物濃度、與反應(yīng)物接觸面積等多方面因素，所以現(xiàn)象和后果可能不同． 討論是不是不純的氫氣點燃一定會發(fā)生爆炸？ 氫氣的爆炸極限是在空氣中含有氫氣的體積占總體積的4%～74.2%，只有在這個范圍內(nèi)點火，才會發(fā)生爆炸，否則就不會爆炸． 3．氫氣的還原性(1)實驗名稱：氫氣還原氧化銅(2)反應(yīng)原理： (3)實驗現(xiàn)象：黑色的氧化銅變成光亮紅色的銅，同時管口有水珠生成(4)操作步驟：通、點、熄、通(先通后點防爆炸，先熄后停防氧化)．注意①試管管口須向下，否則生成的水流向試管底部易使試管炸裂；②導(dǎo)管須沿試管上壁通入管底，以排盡管內(nèi)空氣；③通入的氫氣必須純凈，否則可能引起爆炸；④實驗步驟不能顛倒，否則會導(dǎo)致實驗失敗或發(fā)生危險． 【要點3】氫氣的用途：性質(zhì)決定用途氫氣密度?。撼錃馇?、飛艇還原性：冶煉金屬、高純硅等． 可燃性：做燃料、高能燃料、發(fā)射火箭、氫氧焰切割或焊接金屬等．