氫氣的物理化學性質
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,即在標準大氣壓,0℃下,氫氣的密度為0.0899g/L。接下來學習啦小編為你整理了氫氣的物理化學性質,一起來看看吧。
氫氣的物理性質
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。標準狀況下,1升氫氣的質量是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,氫氣可轉變成無色的液體;-259.1℃時,變成雪狀固體。常溫下,氫氣的性質很穩(wěn)定,不容易跟其它物質發(fā)生化學反應。但當條件改變時(如點燃、加熱、使用催化劑等),情況就不同了。
總結為:
分子式:H2
沸點:-252.77℃(20.38K)
密度:0.09kg/m3
相對分子質量:2.016
生產方法:電解,裂解,煤制氣等。
氫氣的化學性質
可燃性
純氫的引燃溫度為400℃。在帶尖嘴的導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,產生淡藍色的火焰(氫氣在玻璃導管口燃燒時,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。
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,生成了水并放出大量的熱。這個反應的化學方程式是:
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,注意有什么現象發(fā)生。做這個實驗時,人要離得遠些,注意安全。
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掀起。實驗測定,空氣里如果混入氫氣的體積達到總體積的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,任何可燃氣體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,當可燃性氣體(如氫氣、液化石油氣、煤氣等)發(fā)生泄漏時,應杜絕一切火源、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。點燃氫氣前,一定要檢驗氫氣的純度。
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,經檢驗不純而需要再檢驗時,應該用拇指堵住試管口一會兒,看是否有“噗”聲,直到試驗表明氫氣純凈為止。然后再收集氫氣檢驗純度,否則會發(fā)生危險。因為剛檢驗過純度的試管內,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氫氣發(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,就使試管內未熄滅的氫氣火焰因缺氧氣而熄滅。
這一反應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。
還原性
氫氣與氧化銅反應,實質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)
在這個反應中,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。這種含氧化合物失去氧的反應,叫做還原反應。能奪取含氧化物里的氧,使它發(fā)生還原反應是的物質,叫做還原劑。還原劑具有還原性。
根據氫氣所具有的燃燒性質,它可以作為燃料,可以應用與航天、焊接、軍事等方面;根據它的還原性,還可以用于冶煉某些金屬材料等方面。
氫氣的物理化學性質
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