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氢气



基本信息

 

中文名称
氢气
熔点
-259.2℃
外文名称
Hydrogen
沸点
-252.77℃(20.38K)
别称
纯氢液氢
水溶性
难容
化学式
H2
密度
0.0899kg/m³
分子量
2.0157
外观
无色
CAS登录号
1333-74-0
化学形式
稳定
EINECS登录号
215-605-7
空气比重
0.069
氢气 (H2) 最早于16世纪初被人工合成,当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–81年,亨利·卡文迪许发现氢气是一种与以往所发现气体不同的另一种气体,在燃烧时产生水,这一性质也决定了拉丁语 “hydrogenium” 这个名字(“生成水的物质”之意)。常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味的气体。
物理性质
氢气是无色并且密度比空气小的气体在各种气体中氢气的密度最小。标准状况下1升氢气的质量是0.0899克相同体积比空气轻得多。因为氢气难溶于水所以可以用排水集气法收集氢气。另外在101千帕压强下温度-252.87 ℃时氢气可转变成无色的液体-259.1 ℃时变成雪状固体。常温下氢气的性质很稳定不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时如点燃、加热、使用催化剂等情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性特别是被钯吸附。金属钯对氢气的吸附作用最强。当空气中的体积分数为4%-75%时遇到火源可引起爆炸。
重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同。但质量大些反应速度小一些。
化学性质
氢气常温下性质稳定在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。
①可燃性可在氧气中或氯气中燃烧2H2+O2=点燃=2H2O化合反应
(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯)
H2+Cl2=点燃=2HCl化合反应
②还原性(使某些金属氧化物还原)
H2+CuO=Cu+H2O置换反应
3H2+Fe2O3=高温=2Fe+3H2O置换反应
3H2+WO3=W+3H2O置换反应
基本性能
折叠可燃性
纯氢的引燃温度为400℃。
氢气在空气里的燃烧,实际上是与空气里的氧气发生反应,生成水。
2H2+O2=点燃=2H2O
这一反应过程中有大量热放出,火焰呈淡蓝色(实验室里用玻璃管看不出蓝色,看到的是黄色是由于玻璃中存在Na+的结果)。燃烧时放出热量是相同条件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料,在火箭上使用。中国长征3号火箭就用液氢燃料。
不纯的H2点燃时会发生爆炸。但有一个极限,当空气中所含氢气的体积占混合体积的4.0%-74.2%时,点燃都会产生爆炸,这个体积分数范围叫爆炸极限。
折叠还原性
氢气与氧化铜反应,实质是氢气还原氧化铜中的铜元素,使氧化铜变为红色的金属铜。 
CuO+H2=加热=Cu+H2O 
CO+3H2=高温催化=CH4+H2O 
在这个反应中,氧化铜失去氧变成铜,氧化铜被还原了,即氧化铜发生了还原反应。还原剂具有还原性。
根据氢气所具有的燃烧性质,它可以作为燃料,可以应用与航天、焊接、军事等方面;根据它的还原性,还可以用于冶炼某些金属材料等方面。
注意事项
氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体,和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险,其中,氢与氟的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸,与氯的混合比为1:1时,在光照下也可爆炸。氢由于无色无味,燃烧时火焰是透明的,因此其存在不易被感官发现,在许多情况下向氢气中加入乙硫醇,以便感官察觉,并可同时付予火焰以颜色。氢虽无毒,在生理上对人体是惰性的,但若空气中氢含量增高,将引起缺氧性窒息。与所有低温液体一样,直接接触液氢将引起冻伤。液氢外溢并突然大面积蒸发还会造成环境缺氧,并有可能和空气一起形成爆炸混合物,引发燃烧爆炸事故。