世界上密度最小的氣體——?dú)錃?/h1>
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世界上密度最小的氣體——?dú)錃?/p>
氣體是物質(zhì)的一個(gè)態(tài)。氣體與液體一樣是流體:它可以流動(dòng),可變形。化學(xué)里面經(jīng)常會(huì)用到氣體來(lái)做實(shí)驗(yàn),那么今天我們就來(lái)了解一下密度最小的氫氣。
世界上最輕的氣體
氫氣 (H₂) 最早與16世紀(jì)初被人工合成,當(dāng)時(shí)使用的方法是將金屬置于強(qiáng)酸中。1766–81年,亨利·卡文迪許發(fā)現(xiàn)氫氣是一種與以往所發(fā)現(xiàn)氣體不同的另一種氣體[2] ,在燃燒時(shí)產(chǎn)生水,這一性質(zhì)也決定了拉丁語(yǔ) “hydrogenium” 這個(gè)名字(“生成水的物質(zhì)”之意)。常溫常壓下,氫氣是一種極易燃燒,無(wú)色透明、無(wú)臭無(wú)味的氣體。
基本性能
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=點(diǎn)燃=2H2O
這一反應(yīng)過(guò)程中有大量熱放出,火焰呈淡藍(lán)色(實(shí)驗(yàn)室里用玻璃管看不出藍(lán)色,看到的是黃色是由于玻璃中存在Na+的結(jié)果)。燃燒時(shí)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。中國(guó)長(zhǎng)征3號(hào)火箭就用液氫燃料。
不純的H2點(diǎn)燃時(shí)會(huì)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4.0%-74.2%時(shí),點(diǎn)燃都會(huì)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,將管口靠近酒精燈,如果聽(tīng)到輕微的“噗”聲,表明氫氣是純凈的。如果聽(tīng)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(huì)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(kāi),看是否有“噗”聲,直到試驗(yàn)表明氫氣純凈為止。
氫氣在空氣中燃燒會(huì)發(fā)出淡藍(lán)色的火焰,其裝置就是直接在玻璃尖管中點(diǎn)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(shí)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(jià),不適于普通中學(xué)的實(shí)驗(yàn)室)方法二:用銅管(具有欺騙成分,因?yàn)殂~元素的焰色為綠色,而且銅能導(dǎo)熱,對(duì)用橡皮管連接銅管,點(diǎn)燃時(shí)會(huì)影響氣密性)方法三:由于黃色火焰是玻璃中的鈉離子造成的,那么我們可以用類(lèi)似于用焰色反應(yīng)檢驗(yàn)鉀元素一樣透過(guò)鈷玻璃看火焰就可以排除鈉的干擾了。
還原性
還原星折疊還原性氫氣與氧化銅反應(yīng),實(shí)質(zhì)是氫氣還原氧化銅中的銅元素,使氧化銅變?yōu)榧t色的金屬銅。 CuO+H2=加熱=Cu+H2O CO+3H2=高溫催化=CH4+H2O 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)。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。
注意事項(xiàng)
氫氣是一種無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)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(wú)色無(wú)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(jué),并可同時(shí)付予火焰以顏色。氫雖無(wú)毒,在生理上對(duì)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(huì)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