氫氣是一種什么呢?
氫氣是一種什么呢?熱心網(wǎng)友:氣體 單質(zhì) 純凈物###熱心網(wǎng)友:是世界上已知的最輕的氣體。它的密度非常小,只有空氣的1/14即在標(biāo)準(zhǔn)狀況(1大氣壓,0℃)下,氫氣的密度為
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氣體 單質(zhì) 純凈物
###熱心網(wǎng)友:是世界上已知的最輕的氣體。它的密度非常小,只有空氣的1/14即在標(biāo)準(zhǔn)狀況(1大氣壓,0℃)下,氫氣的密度為0.0899克/升。所以用氫氣充灌的氣球,必須用手牢牢捉住。否則,只要一撒手它就會緩緩升上天空。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。要氣球能夠在空中飄揚,那么就要在氣球內(nèi)的氣體密度較小
###熱心網(wǎng)友:氫氣(Hydrogen)是世界上已知的最輕的氣體。它的密度非常小,只有空氣的1/14即在標(biāo)準(zhǔn)狀況(1大氣壓,0℃)下,氫氣的密度為0.0899克/升。所以用氫氣充灌的氣球,必須用手牢牢捉住。否則,只要一撒手它就會緩緩升上天空。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。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。??! ⊥凰亍 ≡谧匀唤缰写嬖诘耐凰赜? H1(氕piē)、H2(氘dāo,重氫)、H3(氚chuān,超重氫) 以人工方法合成的同位素有: 氫4、氫5、氫6、氫7 別名、英文名 氘;Deuterium、Heavy hydrogen. 毒性·安全防護 重氫無毒,有窒息性?! ≈貧溆幸兹家妆?,所以對此須引起足夠的重視。其它參見氫 [編輯本段]發(fā)現(xiàn) 1766年由卡文迪許(H.Cavendish)在英國判明。 在化學(xué)史上,人們把氫元素的發(fā)現(xiàn)與“發(fā)現(xiàn)和證明了水是氫和氧的化合物而非元素”這兩項重大成就,主要歸功于英國化學(xué)家和物理學(xué)家卡文迪許(Cavendish,H.1731-1810)。 18世紀(jì)的英國化學(xué)家卡文迪許 卡文迪許是一位百萬富翁,但他生活十分樸素,用自己的錢在家里建立了一座規(guī)模相當(dāng)大的實驗室,一生從事于科學(xué)研究。曾有科學(xué)史家說:卡文迪許“是具有學(xué)問的人中最富的,也是富人當(dāng)中最有學(xué)問的。”他觀察事物敏銳,精于實驗設(shè)計,所做實驗的結(jié)果都相當(dāng)準(zhǔn)確,而且研究范圍很廣泛,對于許多化學(xué)、力學(xué)和電學(xué)問題以及地球平均密度等問題的研究,都作出了重要發(fā)現(xiàn)。但他篤信燃素說,這使他在化學(xué)研究工作中走過一些彎路。他在五十年中只發(fā)表過18篇論文,除了一篇是理論性的外,其余全是實驗性和觀察性的。在他逝世以后,人們才發(fā)現(xiàn)他寫了大量很有價值的論文稿,沒有公開發(fā)表。他的這些文稿是科學(xué)研究的寶貴文獻(xiàn),后來分別由物理學(xué)家麥克斯韋和化學(xué)家索普整理出版。 在化學(xué)史上,有一個與這些論文稿有關(guān)的有趣的故事。卡文迪許1785年做過一個實驗,他將電火花通過尋常空氣和氧氣的混合體,想把其中的氮全部氧化掉,產(chǎn)生的二氧化氮用苛性鉀吸收。實驗做了三個星期,最后殘留下一小氣泡不能被氧化。他的實驗記錄保存在留下的文稿中,后面寫道:“空氣中的濁氣不是單一的物質(zhì)(氮氣),還有一種不與脫燃素空氣(氧)化合的濁氣,總量不超過全部空氣的1/12.一百多年后,1892年,英國劍橋大學(xué)的物理學(xué)家瑞利(Ragleigh,L.1842-1919)測定氮的密度時,發(fā)現(xiàn)從空氣得來的氮比從氨氧化分解產(chǎn)生的氮每升重0.0064克,百思不得其解。化學(xué)家萊姆塞(Ramsay,W.1852-1916)認(rèn)為來自空氣的氮氣里面能含有一種較重的未知氣體。這時,化學(xué)教授杜瓦(Dewar,J.1842-1923)向他們提到劍橋大學(xué)的老前輩卡文迪許的上述實驗和小氣泡之迷。他們立即把卡文迪許的科學(xué)資料借來閱讀,瑞利重復(fù)了卡文迪許當(dāng)年的實驗,很快得到了小氣泡。萊姆塞設(shè)計了一個新的實驗,除去空氣中的水汽、碳酸氣、氧和氮后,也得到了這種氣體,密度比氮氣大,用分光鏡檢查后,肯定這是一種新的元素,取名氬。這樣,卡文迪許當(dāng)年的工作在1894年元素氬的發(fā)現(xiàn)中起了重要作用。從這個故事可看出卡文迪許嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)和他對化學(xué)的重大貢獻(xiàn)。1871年,劍橋大學(xué)建立了一座物理實驗室,以卡文迪許的名字命名,這就是著名的卡文迪許實驗室,它在幾十年內(nèi),一直是世界現(xiàn)代物理學(xué)的一個重要研究中心。 氫的發(fā)現(xiàn)和氫的性質(zhì)的研究 在18世紀(jì)末以前,曾經(jīng)有不少人做過制取氫氣的實驗,所以實際上很難說是誰發(fā)現(xiàn)了氫,即使公認(rèn)對氫的發(fā)現(xiàn)和研究有過很大貢獻(xiàn)的卡文迪許本人也認(rèn)為氫的發(fā)現(xiàn)不只是他的功勞。早在16世紀(jì),瑞士著名醫(yī)生帕拉塞斯就描述過鐵屑與酸接觸時有一種氣體產(chǎn)生;17世紀(jì)時,比利時著名的醫(yī)療化學(xué)派學(xué)者海爾蒙特(van Helmont,J.B.1579-1644)曾偶然接觸過這種氣體,但沒有把它離析、收集起來?! 〔x耳雖偶然收集過這種氣體,但并未進行研究。他們只知道它可燃,此外就很少了解。1700年,法國藥劑師勒梅里(Lemery,N.1645-1715)在巴黎科學(xué)院的《報告》上也提到過它。最早把氫氣收集起來,并對它的性質(zhì)仔細(xì)加以研究的是卡文迪許。 1766年卡文迪許向英國皇家學(xué)會提交了一篇研究報告《人造空氣實驗》,講了他用鐵、鋅等與稀硫酸、稀鹽酸作用制得“易燃空氣”(即氫氣),并用普利斯特里發(fā)明的排水集氣法把它收集起來,進行研究。他發(fā)現(xiàn)一定量的某種金屬分別與足量的各種酸作用,所產(chǎn)生的這種氣體的量是固定的,與酸的種類、濃度都無關(guān)。他還發(fā)現(xiàn)氫氣與空氣混合后點燃會發(fā)生爆炸;又發(fā)現(xiàn)氫氣與氧氣化合生成水,從而認(rèn)識到這種氣體和其它已知的各種氣體都不同。但是,由于他是燃素說的虔誠信徒,按照他的理解:這種氣體燃燒起來這么猛烈,一定富含燃素;硫磺燃燒后成為硫酸,那么硫酸中是沒有燃素的;而按照燃素說金屬也是含燃素的。所以他認(rèn)為這種氣體是從金屬中分解出來的,而不是來自酸中。他設(shè)想金屬在酸中溶解時,“它們所含的燃素便釋放出來,形成了這種可燃空氣”。他甚至曾一度設(shè)想氫氣就是燃素,這種推測很快就得以當(dāng)時的一些杰出化學(xué)家舍勒、基爾萬(Kirwan,R.1735-1812)等的贊同。由于把氫氣充到膀胱氣球中,氣球便會徐徐上升,這種現(xiàn)象當(dāng)時曾被一些燃素學(xué)說的信奉者們用來作為他們“論證”燃素具有負(fù)重量的根據(jù)。但卡文迪許究竟是一位非凡的科學(xué)家,后來他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問題,通過精確研究,證明氫氣是有重量的,只是比空氣輕很多。他是這樣做實驗的:先把金屬和裝有酸的燒瓶稱重,然后將金屬投入酸中,用排水集氣法收集氫氣并測體積,再稱量反應(yīng)后燒瓶及內(nèi)裝物的總量。這樣他確定了氫氣的比重只是空氣的9%.但這些化學(xué)家仍不肯輕易放棄舊說,鑒于氫氣燃燒后會產(chǎn)生水,于是他們改說氫氣是燃素和水的化合物。 水的合成否定了水是元素的錯誤觀念,在古希臘:恩培多克勒提出,宇宙間只存在火、氣、水、土四種元素,它們組成萬物。從那時起直到18世紀(jì)70年代,人們一直認(rèn)為水是一種元素。1781年,普利斯特里將氫氣和空氣放在閉口玻璃瓶中,用電火花引爆,發(fā)現(xiàn)瓶的內(nèi)壁有露珠出現(xiàn)。同年卡文迪許也用不同比例的氫氣與空氣的混合物反復(fù)進行這項實驗,確認(rèn)這種露滴是純凈的水,表明氫是水的一種成分。這時氧氣業(yè)已發(fā)現(xiàn),卡文迪許又用純氧代替空氣進行試驗,不僅證明氫和氧化合成水,而且確認(rèn)大約2份體積的氫與1份體積的氧恰好化合成水(發(fā)表于1784年)。這些實驗結(jié)果本已毫無疑義地證明了水是氫和氧的化合物,而不是一種元素,但卡文迪許卻和普利斯特里一樣,仍堅持認(rèn)為水是一種元素,氧是失去燃素的水,氫則是含有過多燃素的水。他用下式表示“易燃空氣”(氫)的燃燒: (水+燃素)+ (水-燃素)—→水 易燃空氣(氫) 失燃素空氣(氧) 1782年,拉瓦錫重復(fù)了他們的實驗,并用紅熱的槍筒分解了水蒸汽,才明確提出正確的結(jié)論:水不是元素而是氫和氧的化合物,糾正了兩千多年來把水當(dāng)做元素的錯誤概念。1787年,他把過去稱作“易燃空氣”的這種氣體命名為“H-ydrogne”(氫),意思是“產(chǎn)生水的”,并確認(rèn)它是一種元素。 [編輯本段]理化性質(zhì) 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。如氫氣被鈀或鉑等金屬吸附后具有較強的活性(特別是被鈀吸附)。金屬鈀對氫氣的吸附作用最強?! 】偨Y(jié)為: 分子式:H2 沸點:-252.77℃(20.38K) 密度:0.09kg/m3 相對分子質(zhì)量:2.016 生產(chǎn)方法:電解、裂解、煤制氣等 分子量: 4.032 三相點: -254.4℃ 液體密度(平衡狀態(tài),-252.8℃): 169kg/m3 氣體密度(101.325kPa,0℃):0.0899kg/m3 比容(101.325kPa,21.2℃): 5.987m3/kg 氣液容積比(15℃,100kPa): 974L/L 壓縮系數(shù): 壓力kPa 100 1000 5000· 10000 溫度℃ 15 50 1.0087 1.0008 1.0060 1.0057 1.0296 1.0296 1.0600 1.0555 臨界溫度: -234.8℃ 臨界壓力: 1664.8kPa 臨界密度: 66.8kg/m3 溶化熱(-254.5℃)(平衡態(tài)):48.84kJ/kg 氣化熱△Hv(-249.5℃): 305kJ/kg 比熱容(101.335kPa,25℃,氣體):Cp=7.243kJ/(kg·K) Cv=5.178kJ/(kK·K) 比熱比(101.325kPa,25℃,氣體): Cp/Cv=1.40 蒸氣壓力(正常態(tài),17.703): 10.67kPa (正常態(tài),21.621): 53.33kPa (正常態(tài),24.249K): 119.99kPa 粘度(氣體,正常態(tài),101.325kPa,0℃):0.010lmPa·S (液體,平衡態(tài),-252.8℃):0.040mPa·s 表面張力(平衡態(tài),-252.8℃): 3.72mN/m 導(dǎo)熱系數(shù)(氣體101.325kPa,0℃):0.1289w/(m·K) (液體,-252.8℃):’ 1264W/(m·K) 折射系數(shù)nv(101.325kPa,25℃): 1.0001265 空氣中的燃燒界限: 5%~75%(體積) 易燃性級別: 4 毒性級別:0 易爆性級別: 1 重氫在常溫常壓下為無色無嗅無毒可燃性氣體,是普通氫的一種穩(wěn)定同位素。它在通常水的氫中含0.0139%~0.0157%。其化學(xué)性質(zhì)與普通氫完全相同。但因質(zhì)量大,反應(yīng)速度小一些。 [編輯本段]氫氣分類標(biāo)準(zhǔn) 工業(yè)氫GB/T3634-1995 H2≥99.90%(優(yōu)等品) H2≥99.50%(一等品) H2≥99.00%(合格品) 純 氫 GB/T7445-1995 H2≥99.99% 高純氫 GB/T7445-1995 H2≥99.999% 超高純氫 GB/T7445-1995 H2≥99.9999% 氫氣的產(chǎn)生由水通電產(chǎn)生氫氣和氧氣 [編輯本段]主要性能 高燃燒性,還原劑,液態(tài)溫度比氮更低 a. 可燃性: 純氫的引燃溫度為400℃。 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?! ?H2+O2=2H2O(點燃) 這一反應(yīng)過程中有大量熱放出,火焰呈淡藍(lán)色。燃燒時放出熱量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?! 〔患兊腍2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?! ∮迷嚬苁占辉嚬軞錃?,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?! ∪缬门艢夥ㄊ占瑒t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 堵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?! 錃庠诳諝庵腥紵龝l(fā)出淡藍(lán)色的火焰,其裝置就是直接在玻璃尖管中點燃,那么我們真的能看到淡藍(lán)色的火焰嗎? 在玻璃里,含鈉離子,而鈉離子的焰色卻是黃色的,所以,用上述方法只能看到黃色的火焰,卻不能看到淡藍(lán)色的火焰。如果要實現(xiàn)淡藍(lán)色的火焰,可采取以下方法: 方法一:用石英導(dǎo)管(天價,不適于普通中學(xué)的實驗室) 方法二:用銅管(具有欺騙成分,因為銅元素的焰色為綠色,而且銅能導(dǎo)熱,對用橡皮管連接銅管,點燃時會影響氣密性) 方法三:用小試管,直接在小試管中加入鎂與硫酸,在試管口點燃(對于剛接觸化學(xué)的中學(xué)生,以他們的實驗操作能力,對反應(yīng)如此劇烈的實驗,似乎要求太高) b. 還原性 氫氣與氧化銅反應(yīng),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?! uO+H2=Cu+H2O(加熱) CO+3H2=CH4+H2O(催化劑) 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?! 「鶕?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、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。 此外,氫氣與有機物的加成反應(yīng)也體現(xiàn)了氫氣的還原性,如 CH2=CH2+H2→CH3CH3 [編輯本段]氫氣的生產(chǎn)方法 一 原始?xì)錃馍a(chǎn)方法: 原始?xì)錃馐怯钪娲蟊ㄓ稍剂W有纬傻臍錃?,大部分分布在宇宙空間內(nèi)和大的星球中,是恒星的核燃料,是組成宇宙中各種元素及物質(zhì)的初始物質(zhì)。地球上沒有原始?xì)錃庖驗榈厍虻囊κ`不了它。只有它的化合物?! 《嗽鞖錃馍a(chǎn)方法: 可分為以下幾種 啟普發(fā)生器制氫氣 ?、?工業(yè)氫氣生產(chǎn)方法: ⑴由煤和水生產(chǎn)氫氣(生產(chǎn)設(shè)備煤氣發(fā)生設(shè)備,變壓吸附設(shè)備) ⑵有裂化石油氣生產(chǎn)(生產(chǎn)設(shè)備裂化設(shè)備,變壓吸附設(shè)備,脫碳設(shè)備) ?、请娊馑a(chǎn)(生產(chǎn)設(shè)備電解槽設(shè)備) ?、裙I(yè)廢氣?! 、裁裼脷錃馍a(chǎn)方法: ?、虐狈纸猓ㄉa(chǎn)設(shè)備汽化爐,分解爐,變壓吸附設(shè)備) ⑵由活潑金屬與酸(生產(chǎn)設(shè)備不銹鋼或玻璃容器設(shè)備) ?、茝妷A與鋁或硅(生產(chǎn)設(shè)備充氫氣球機設(shè)備)一般生產(chǎn)氫氣球都用此方法?! 、吃囼炇覛錃馍a(chǎn)方法: 鹽酸與鋅粒(生產(chǎn)設(shè)備啟普發(fā)生器) 4.其他 (1)由重水電解。 (2)由液氫低溫精鎦。 [編輯本段]氫氣的制取方法 一、實驗室制法 1.用強酸與活潑金屬反應(yīng),如Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 2.用堿金屬與水反應(yīng),如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 二、工業(yè)制法 1.利用電解飽和食鹽水產(chǎn)生氫氣,如2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑ 2.工業(yè)上用水和紅熱的碳反應(yīng) 3.用鋁和氫氧化鈉反應(yīng)制取: 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 三、制取氫氣的新方法 1.用氧化亞銅作催化劑從水中制取氫氣。 2.用新型的鉬的化合物從水中制取氫氣?! ?.用光催化劑反應(yīng)和超聲波照射把水完全分解的方法?! ?.陶瓷跟水反應(yīng)制取氫氣?! ?.生物質(zhì)快速裂解油制取氫氣?! ?.從微生物中提取的酶制氫氣。 7.用細(xì)菌制取氫氣?! ?.用綠藻生產(chǎn)氫氣?! ?.有機廢水發(fā)酵法生物制氫氣?! ?0.利用太陽能從生物質(zhì)和水中制取氫氣?! ±锰柲軓纳镔|(zhì)和水中制取氫氣是最佳的制取氫氣的方法。理由是太陽能能量巨大、取之不盡、用之不竭、而且清潔、無污染、不需要開采、運輸。怎樣制取氫氣的成本就大大降低。 11.用二氧化鈦作催化劑,在激光的照射下,讓水分解成氫氣和氧氣. [編輯本段]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,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(氫氣在玻璃導(dǎo)管口燃燒時,火焰常略帶黃色)。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?! 錃庠诳諝饫锶紵瑢嶋H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+O2=2H2O(點燃) 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,過一小會兒,突然聽到“砰”的一聲響,爆炸的氣浪把紙筒高高炸起?! 嶒灉y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,禁止產(chǎn)生電火花,以防發(fā)生爆炸?! ≌怯捎谶@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?! ∮门潘ㄊ占辉嚬軞錃?,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,只有“撲”的一聲才表明氫氣已純凈。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(以防點燃產(chǎn)生氫氣的試管)然后再收集氫氣檢驗純度,否則會發(fā)生爆炸的危險。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?! ×硗鈿錃庠谘鯕膺^量和低溫有催化劑的條件下點燃可生成過氧化氫(H2O2)(氧氣化合價為1) [編輯本段]應(yīng)用 氫是主要的工業(yè)原料,也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體,在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)有機合成、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用。同時,氫也是一種理想的二次能源( 二次能源是指必須由一種初級能源如太陽能、煤炭等來制取的能源)。在一般情況下,氫極易與氧結(jié)合。這種特性使其成為天然的還原劑使用于防止出現(xiàn)氧化的生產(chǎn)中。在玻璃制造的高溫加工過程及電子微芯片的制造中,在氮氣保護氣氛中加入氫以去除殘余的氧。在石化工業(yè)中,需加氫通過去硫和氫化裂解來提煉原油。氫的另一個重要的用途是對人造黃油、食用油、洗發(fā)精、潤滑劑、家庭清潔劑及其它產(chǎn)品中的脂肪氫化。由于氫的高燃料性,航天工業(yè)使用液氫作為燃料。
###熱心網(wǎng)友: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。 總結(jié)為: 分子式:H2 沸點:-252.77℃(20.38K) 密度:0.09kg/m3 相對分子質(zhì)量:2.016 生產(chǎn)方法:電解、裂解、煤制氣等主要性能 高燃燒性,還原劑,液態(tài)溫度比氮更低 a. 可燃性: 純氫的引燃溫度為400℃?! 錃庠诳諝饫锏娜紵瑢嶋H上是與空氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng),生成水?! ?H2+O2=2H2O(點燃) 這一反應(yīng)過程中有大量熱放出,火焰呈淡藍(lán)色。燃燒時放出熱量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?! 〔患兊腍2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?! ∮迷嚬苁占辉嚬軞錃猓缓笥萌贾緱l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 堵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?! 錃庠诳諝庵腥紵龝l(fā)出淡藍(lán)色的火焰,其裝置就是直接在玻璃尖管中點燃,那么我們真的能看到淡藍(lán)色的火焰嗎? 在玻璃里,含鈉離子,而鈉離子的焰色卻是黃色的,所以,用上述方法只能看到黃色的火焰,卻不能看到淡藍(lán)色的火焰。如果要實現(xiàn)淡藍(lán)色的火焰,可采取以下方法: 方法一:用石英導(dǎo)管(天價,不適于普通中學(xué)的實驗室) 方法二:用銅管(具有欺騙成分,因為銅元素的焰色為綠色,而且銅能導(dǎo)熱,對用橡皮管連接銅管,點燃時會影響氣密性) 方法三:用小試管,直接在小試管中加入鎂與硫酸,在試管口點燃(對于剛接觸化學(xué)的中學(xué)生,以他們的實驗操作能力,對反應(yīng)如此劇烈的實驗,似乎要求太高) b. 還原性 氫氣與氧化銅反應(yīng),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?! uO+H2=Cu+H2O(加熱) CO+3H2=CH4+H2O(催化劑) 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?! 「鶕?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、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。
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