氢气是什么？

【专家解说】：你知道世界上最轻的气体是什么气体吗？它就是氢气，它的密度非常小，只有空气的1/14。所以用氢气充灌的气球，必须用手牢牢捉住。否则，只要一撒手它就会闪闪升上天空。 氢气有个爱“钻空子”的脾气。灌好的氢气球，往往过一夜，第二天就飞不起来了。这是因为氢气能钻过橡胶上人眼看不见的小细孔，溜之大吉。不仅如此,在高温、高压下,氢气甚至可以穿过很厚的钢板。为什么氢气这么爱“钻空子”呢？想知道答案吗？通过以下的学习你就会得到你想要的答案。 那你知道为什么氢气球会在空中飘扬吗？要气球能够在空中飘扬，那么就要在气球内的气体密度较小（比空气小）。由于氢气（hydrogen,H2）是一种密度较低的气体，把氢气注入气球内，便可以使它飘浮在空中。 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，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。 a. 可燃性： 〔实验1〕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=2H2O 这一反应过程中有大量热放出，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。我国长征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％－74.2%时，点燃都会产生爆炸，这个体积分数范围叫爆炸极限。 也许有的同学会问：我们怎么知道一瓶氢气是否纯呢？ 用试管收集一试管氢气，然后用燃着木条放到试管口，如果听到轻微的“噗”声，表明氢气是纯净的。如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯。这时需要重新收集和检验。 如用排气法收集，则要用拇指堵住试管口一会儿，使试管内可能尚未熄灭的火焰熄灭，然后才能再收集氢气（或另取一试管收集）。收集好后，用大拇指赌住试管口移近火焰再移开，看是否有“噗”声，直到试验表明氢气纯净为止。 b. 还原性 我们先来看一下以下的动画实验：氢气与氧化铜反应 以上反应的实质是氢气夺取氧化铜中的氧生成水，使氧化铜变为红色的金属铜。 CuO+H2=Cu+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。这种含氧化合物失去氧的反应，叫做还原反应。能夺取含氧化物里的氧，使它发生还原反应是的物质，叫做还原剂。还原剂具有还原性。 我们知道性质决定用途，那么氢气有什么用呢？ 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、航天、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。 [小资料]氢能源 1)氢气的可燃性 在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，观察烧杯壁上有什么现象发生。 我们可以看到，纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰（注）。用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫。 （注）氢气在玻璃导管口燃烧时，火焰常略带黄色。 氢气在空气里燃烧，实际上是氢气跟空气里的氧气发生了化合反应，生成了水并放出大量的热。这个反应的化学方程式是： 2H2＋O22H2O 如果氢气不纯，混有空气(或氧气)，点燃时会怎样呢？ 〔实验2〕取一个一端开口，另一端钻有小孔的纸筒(或塑料筒等)，用纸团堵住小孔，用向下排空气法收集氢气，使纸筒内充满氢气。把氢气发生装置移开，拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火,注意有什么现象发生。(做这个实验时，人要离得远些，注意安全。) 我们可以看到，刚点燃时，氢气安静地燃烧(图5-11，Ⅱ)，过一小会儿，突然听到“砰”的一声响，爆炸的气浪把纸筒高高掀起(图5-11，Ⅲ)。 实验测定，空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4％～74.2％，点燃时就会发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。实际上，任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸。因此，当可燃性气体(如氢气、液化石油气、煤气等)发生泄漏时，应杜绝一切火源、火星，以防发生爆炸。 正是由于这个原因，我们在使用氢气时，要特别注意安全。点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。 〔实验3〕用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气不纯，需要再收集，再检验，直到响声很小，才表明氢气已纯净。如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气检验纯度，否则会发生危险，为什么？ 因为刚检验过纯度的试管内，氢气火焰可能还没有熄灭，如果立刻就用这个试管去收集氢气，氢气火焰可能会点燃氢气发生器里尚混有空气的氢气，使氢气发生器发生爆炸。用拇指堵住试管口一会儿，就使试管内未熄灭的氢气火焰因缺氧气而熄灭。 回答者：333li666 - 助理 二级 10-17 16:23 氢气性质和用途点拨 H2 知识要点 【要点1】氢气的物理性质①通常状况下是无色无味的气体． ②标准状况下，密度为0.0899g/L． ③难溶于水． ④在加压降温的条件下变成无色液体和雪状固体思考可以采取哪些方法证明氢气的密度小？ 可以采用吹肥皂泡、充氢气球、向下排空气法收集等方法． 【要点2】氢气的化学性质1．稳定性：氢气在常温下化学性质稳定，不易与其他物质反应． 2．氢气的可燃性： H2＋O2 H2O注意使用氢气时要注意安全，点燃氢气前，一定要检验氢气纯度．检验的方法：用小试管收集一管氢气，用拇指堵住试管口，试管口向下移近酒精灯火焰，松开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声，就说明氢气不纯．如果听到很小声音，说明氢气已经纯净． 思考同样的化学反应，为什么产生的现象和后果不同？ 反应现象不仅取决于反应物的性质，还取决于反应条件、反应物浓度、与反应物接触面积等多方面因素，所以现象和后果可能不同． 讨论是不是不纯的氢气点燃一定会发生爆炸？ 氢气的爆炸极限是在空气中含有氢气的体积占总体积的4%～74.2%，只有在这个范围内点火，才会发生爆炸，否则就不会爆炸． 3．氢气的还原性(1)实验名称：氢气还原氧化铜(2)反应原理： (3)实验现象：黑色的氧化铜变成光亮红色的铜，同时管口有水珠生成(4)操作步骤：通、点、熄、通(先通后点防爆炸，先熄后停防氧化)．注意①试管管口须向下，否则生成的水流向试管底部易使试管炸裂；②导管须沿试管上壁通入管底，以排尽管内空气；③通入的氢气必须纯净，否则可能引起爆炸；④实验步骤不能颠倒，否则会导致实验失败或发生危险． 【要点3】氢气的用途：性质决定用途氢气密度小：充气球、飞艇还原性：冶炼金属、高纯硅等． 可燃性：做燃料、高能燃料、发射火箭、氢氧焰切割或焊接金属等．