氫氣能溶于水嗎？

【專家解說】：氫氣難溶于水 氫氣（Hydrogen）是世界上最輕的氣體。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。灌好的氫氣球，往往過一夜，第二天就飛不起來了。這是因?yàn)闅錃饽茔@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?dú)馇蚰軌蛟诳罩酗h揚(yáng)，那么就要在氣球內(nèi)的氣體密度較小（比空氣?。Ｓ捎跉錃猓╤ydrogen,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。 發(fā)現(xiàn) 1766年由卡文迪許（H.Cavendish）在英國判明。 氫氣標(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% 物理性質(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?yàn)闅錃怆y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(qiáng)下，溫度-252.87℃時(shí)，氫氣可轉(zhuǎn)變成無色的液體；-259.1℃時(shí)，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(shí)（如點(diǎn)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(diǎn)：-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℃。 氫氣在空氣里的燃燒，實(shí)際上是與空氣里的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成水。 2H2+O2=2H2O(點(diǎn)燃) 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(diǎn)燃時(shí)會發(fā)生爆炸。但有一個(gè)極限，當(dāng)空氣中所含氫氣的體積占混合體積的４％－７４.2%時(shí)，點(diǎn)燃都會產(chǎn)生爆炸，這個(gè)體積分?jǐn)?shù)范圍叫爆炸極限。 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(shí)需要重新收集和檢驗(yàn)。 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(yàn)表明氫氣純凈為止。 b. 還原性 氫氣與氧化銅反應(yīng)，實(shí)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(加熱) 在這個(gè)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。 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、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。 氫氣的可燃性 在帶尖嘴的導(dǎo)管口點(diǎn)燃純凈的氫氣，觀察火焰的顏色。然后在火焰上方罩一個(gè)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(shí)，火焰常略帶黃色）。用燒杯罩在火焰的上方時(shí)，燒杯壁上有水珠生成，接觸燒杯的手能感到發(fā)燙?！? 氫氣在空氣里燃燒，實(shí)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(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是： 2H2＋O2=2H2O(點(diǎn)燃) 取一個(gè)一端開口，另一端鉆有小孔的紙筒(或塑料筒等)，用紙團(tuán)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(tuán)，用燃著的木條在小孔處點(diǎn)火,注意有什么現(xiàn)象發(fā)生。(做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，人要離得遠(yuǎn)些，注意安全。) 我們可以看到，剛點(diǎn)燃時(shí)，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。 實(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃時(shí)就會發(fā)生爆炸。這個(gè)范圍叫做氫氣的爆炸極限。實(shí)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(shí)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(shí)，應(yīng)杜絕一切火源、火星，以防發(fā)生爆炸。 正是由于這個(gè)原因，我們在使用氫氣時(shí)，要特別注意安全。點(diǎn)燃?xì)錃馇埃欢ㄒ獧z驗(yàn)氫氣的純度。 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(diǎn)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(yàn)，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(yàn)不純而需要再檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該用拇指堵住試管口一會兒，然后再收集氫氣檢驗(yàn)純度，否則會發(fā)生危險(xiǎn)。 因?yàn)閯倷z驗(yàn)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(gè)試管去收集氫氣，氫氣火焰可能會點(diǎn)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。 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(jī)合成、航空航天等方面有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，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?dú)獗Ｗo(hù)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(gè)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。 主要應(yīng)用行業(yè) 石油精煉 浮法玻璃 電子 食品 化工生產(chǎn) 航天 汽車業(yè) 包裝 氫氣拖車/瓶組/鋼瓶 貯存和運(yùn)輸 氫的貯運(yùn)有四種方式可供選擇，即氣態(tài)貯運(yùn)、液態(tài)貯運(yùn)、金屬氫化物貯運(yùn)和微球貯運(yùn)。目前，實(shí)際應(yīng)用的只有前三種，微球貯運(yùn)方式尚在研究中。 安全環(huán)保注意 氫氣是一種無色、無嗅、無毒、易燃易爆的氣體，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空氣混合均有爆炸的危險(xiǎn)，其中，氫與氟的混合物在低溫和黑暗環(huán)境就能發(fā)生自發(fā)性爆炸，與氯的混合比為1：1時(shí)，在光照下也可爆炸。氫由于無色無味，燃燒時(shí)火焰是透明的，因此其存在不易被感官發(fā)現(xiàn)，在許多情況下向氫氣中加入乙硫醇，以便感官察覺，并可同時(shí)付予火焰以顏色。氫雖無毒，在生理上對人體是惰性的，但若空氣中氫含量增高，將引起缺氧性窒息。與所有低溫液體一樣，直接接觸液氫將引起凍傷。液氫外溢并突然大面積蒸發(fā)還會造成環(huán)境缺氧，并有可能和空氣一起形成爆炸混合物，引發(fā)燃燒爆炸事故。