氫氣

氫氣

氫氣(Hydrogen)是世界上已知的最輕的氣體。它的密度非常小,隻有空氣的1/14,即在標準大氣壓,0℃下,氫氣的密度為0.0899g/L。
  • 中文名稱
    氫氣
  • 外文名稱
    Hydrogen
  • 別稱
    純氫液氫
  • 化學式
    H₂
  • 分子量
    2.0157
  • CAS登錄號
    1333-74-0
  • EINECS登錄號
    215-605-7
  • 熔點
    -259.2℃
  • 沸點
    -252.77℃(20.38K)
  • 水溶性
    難溶
  • 密度
    0.0899kg/m³
  • 面板
    無色
  • 化學性質
    穩定
  • 空氣比重
    0.069
  • 聲    速
    (gas, 27 °C) 1310 m·s−1
  • 熱導率
    0.1805 W·m−1·K−1

基本簡介

氫氣 (H) 最早與16世紀初被人工合成,當時使用的方法是將金屬置于強酸中。1766–81年,亨利·卡文迪許發現氫氣是一種與以往所發現氣體不同的另一種氣體[2] ,在燃燒時產生水,這一性質也決定了拉丁語 “hydrogenium” 這個名字(“生成水的物質”之意)。常溫常壓下,氫氣是一種極易燃燒,無色透明、無臭無味的氣體。

​研究歷史

1766年由卡文迪許H.Cavendish在英國發現。

在化學史上人們把氫元素的發現與“發現和證明了水是氫和氧的化合物而非元素”這兩項重大成就主要歸功于英國化學家和物理學家卡文迪許CavendishH.1731-1810。

在化學史上有一個與這些論文稿有關的有趣的故事。卡文迪許1785年做過一個實驗他將電火花通過尋常空氣和氧氣的混合體想把其中的氮全部氧化掉產生的二氧化氮用苛性鉀吸收。實驗做了三個星期最後殘留下一小氣泡不能被氧化。他的實驗記錄儲存在留下的文稿中後面寫道“空氣中的濁氣不是單一的物質氮氣還有一種不與脫燃素空氣氧化合的濁氣總量不超過全部空氣的1/12.一百多年後1892年英國劍橋大學的物理學家瑞利RagleighL.1842-1919測定氮的密度時發現從空氣得來的氮比從氨氧化分解產生的氮每升重0.0064克百思不得其解。化學家萊姆塞RamsayW.1852-1916認為來自空氣的氮氣裏面能含有一種較重的未知氣體。這時化學教授杜瓦DuvelJ.1842-1923向他們提到劍橋大學的老前輩卡文迪許的上述實驗和小氣泡之謎。他們立即把卡文迪許的科學資料借來閱讀瑞利重復了卡文迪許當年的實驗很快得到了小氣泡。萊姆塞設計了一個新的實驗除去空氣中的水蒸氣二氧化碳氧氣氮氣後也得到了這種氣體密度比氮氣大用分光鏡檢查後肯定這是一種新的元素取名氬。這樣卡文迪許當年的工作在1894年元素氬的發現中起了重要作用。從這個故事可看出卡文迪許嚴謹的科研作風和他對化學的重大貢獻。1871年劍橋大學建立了一座物理實驗室以卡文迪許的名字命名這就是著名的卡文迪許實驗室它在幾十年內一直是世界現代物理學的一個重要研究中心。

在18世紀末以前曾經有不少人做過製取氫氣的實驗所以實際上很難說是誰發現了氫即使公認對氫的發現和研究有過很大貢獻的卡文迪許本人也認為氫的發現不隻是他的功勞。早在16世紀瑞士著名醫生帕拉塞斯就描述過鐵屑與酸接觸時有一種氣體產生17世紀時比利時著名的醫療化學派學者海爾蒙特van HelmontJ.B.1579-1644曾偶然接觸過這種氣體但沒有把它離析、收集起來波義耳雖偶然收集過這種氣體但並未進行研究。他們隻知道它可燃此外就很少了解1700年法國葯劑師勒梅裏LemeryN.1645-1715在巴黎科學院的《報告》上也提到過它。

但是最早把氫氣收集起來並對它的性質仔細加以研究的是卡文迪許。

1766年卡文迪許向英國皇家學會提交了一篇研究報告《人造空氣實驗》講了他用鐵、鋅等與稀硫酸稀鹽酸作用製得“易燃空氣”即氫氣並用普利斯特裏發明的排水集氣法把它收集起來進行研究。他發現一定量的某種金屬分別與足量的各種酸作用所產生的這種氣體的量是固定的與酸的種類、濃度都無關。他還發現氫氣與空氣混合後點燃會發生爆炸又發現氫氣與氧氣化合生成水從而認識到這種氣體和其它已知的各種氣體都不同。但是由于他是燃素說的虔誠信徒按照他的理解這種氣體燃燒起來這麽猛烈一定富含燃素硫磺燃燒後成為硫酸那麽硫酸中是沒有燃素的而按照燃素說金屬也是含燃素的。所以他認為這種氣體是從金屬中分解出來的而不是來自酸中。他構想金屬在酸中溶解時“它們所含的燃素便釋放出來形成了這種可燃空氣”。他甚至曾一度構想氫氣就是燃素這種推測很快就得以當時的一些傑出化學家舍勒、基爾萬KirwanR.1735-1812等的贊同。由于把氫氣充到氣球中氣球便會徐徐上升這種現象當時曾被一些燃素學說的信奉者們用來作為他們“論證”燃素具有負重量的根據。但卡文迪許究竟是一位非凡的科學家後來他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問題通過精確研究證明氫氣是有重量的隻是比空氣輕很多。他是這樣做實驗的先把金屬和裝有酸的燒瓶稱重然後將金屬投入酸中用排水集氣法收集氫氣並測體積再稱量反應後燒瓶及內裝物的總量。這樣他確定了氫氣的比重隻是空氣的9%.但這些化學家仍不肯輕易放棄舊說鑒于氫氣燃燒後會產生水于是他們改說氫氣是燃素和水的化合物。

水的合成否定了水是元素的錯誤觀念在古希臘恩培多克勒提出宇宙間隻存在四種元素它們組成萬物。從那時起直到18世紀70年代人們一直認為水是一種元素。1781年普利斯特裏將氫氣和空氣放在閉口玻璃瓶中用電火花引爆發現瓶的內壁有露珠出現。同年卡文迪許也用不同比例的氫氣與空氣的混合物反復進行這項實驗確認這種露滴是純凈的水表明氫是水的一種成分。這時氧氣也已發現卡文迪許又用純氧代替空氣進行試驗不僅證明氫和氧化合成水而且確認大約2份體積的氫與1份體積的氧恰好化合成水發表于1784年。這些實驗結果本已毫無抗告地證明了水是氫和氧的化合物而不是一種元素但卡文迪許卻和普利斯特裏一樣仍堅持認為水是一種元素氧是失去燃素的水氫則是含有過多燃素的水。他用下式表示“易燃空氣”氫的燃燒

水+燃素+ 水燃素→水

易燃空氣氫 失燃素空氣氧

1782年拉瓦錫重復了他們的實驗並用紅熱的槍筒分解了水蒸氣明確提出正確的結論水不是元素而是氫和氧的化合物糾正了兩千多年來把水當做元素的錯誤概念。1787年他把過去稱作“易燃空氣”的這種氣體命名為“Hydrogen”氫意思是“產生水的”並確認它是一種元素。

物理性質

M51內的氫氣

氫氣是無色並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克相同體積比空氣輕得多。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定不容易跟其它物質發生化學反應。但當條件改變時如點燃、加熱、使用催化劑等情況就不同了。如氫氣被鈀或鉑等金屬吸附後具有較強的活性特別是被鈀吸附。金屬鈀對氫氣的吸附作用最強。當空氣中的體積分數為4%-75%時遇到火源可引起爆炸

氫氣是無色無味的氣體標準狀況下密度是0.09克/升(最輕的氣體)難溶于水。在-252 ℃,變成無色液體,-259 ℃時變為雪花狀固體。

分子式H

沸點-252.77 ℃20.38 K

熔點-259.2 ℃

密度0.0899 kg/m³

相對分子質量2.0157

生產方法電解水2H2O=通電=2H2↑+O2↑ 分解反應、裂解、煤製氣等

三相點-254.4 ℃

液體密度平衡狀態-252.8 ℃70.77 kg/m³

氣體密度101.325 kPa0 ℃0.0899 kg/m3

比容101.325 kPa21.2 ℃5.987 m3/kg

氣液容積比15 ℃100 kPa)974 L/L

臨界溫度-234.8 ℃

臨界壓力1664.8 kPa

臨界密度66.8 kg/m3

熔化熱-254.5 ℃平衡態48.84 kJ/kg

氣化熱△Hv(-249.5 ℃305 kJ/kg

熱值 1.4*10^8 J/kg(2.82*10^5 J/mol)

比熱容101.335 kPa25 ℃氣體Cp=7.243 kJ/(kg·K)Cv=5.178 kJ/(kg·K)

比熱比101.325 kPa25 ℃氣體Cp/Cv=1.40

蒸氣壓力正常態17.70310.67 kPa正常態21.62153.33 kPa正常態24.249 K119.99 kPa

粘度氣體正常態101.325 kPa0 ℃0.010 lmPa·S液體平衡態-252.8 ℃0.040 mPa·s

表面張力平衡態-252.8 ℃3.72 mN/m

導熱系數氣體101.325 kPa0 ℃0.1289 w/(m·K)液體-252.8 ℃’ 1264 W/(m·K)

折射系數nv(101.325 kPa25 ℃1.0001265

空氣中的燃燒界限(體積分數)5%~75%

空氣中的爆炸極限(體積分數)4.0%~74.2%

易燃性級別4

毒性級別0

易爆性級別1

重氫在常溫常壓下為無色無嗅無毒可燃性氣體是普通氫的一種穩定同位素。它在通常水的氫中含0.0139%0.0157%。其化學性質與普通氫完全相同。但質量大些反應速度小一些。

化學性質

氫氣常溫下性質穩定在點燃或加熱的條件下能多跟許多物質發生化學反應。

①可燃性可在氧氣中或氯氣中燃燒2H2+O2=點燃=2H2O化合反應

(點燃不純的氫氣要發生爆炸,點燃氫氣前必須驗純)

H2+Cl2=點燃=2HCl化合反應

②還原性(使某些金屬氧化物還原)

H2+CuOCu+H2O置換反應

3H2+Fe2O3=高溫=2Fe+3H2O置換反應

3H2+WO3W+3H2O置換反應

共價及有機化合物

雖然氫氣在通常狀態下不是非常活潑但氫氣與絕大多數元素會組成化合物。碳氫化合物已知有數以百萬種但它們不會由氫氣和碳直接化合形成。氫氣與電負性較強的元素如鹵素反應在這些化合物中氫的氧化態為+1。氫與氟、氧、氮成鍵時可生成一種較強的非共價的鍵稱為氫鍵。氫鍵對許多生物分子具有重要意義。 氫也與電負性較低的元素如活潑金屬生成化合物這時氫的氧化態通常為 -1這樣的化合物稱為氫化物。

氫與碳形成的化合物由于其與生物的關系通常被稱為有機物研究有機物的學科稱為有機化學而研究有機物在生物中所起的作用的科學稱為生物化學。按某些定義“有機”隻要求含有碳。但大多數含碳的化合物通常都含有氫。這些化合物的獨特徵質主要是由碳氫鍵決定的。故有時有機物的定義要求物質含有碳氫鍵。

無機化學中H- 可以作為橋接配體連線配合物中的兩個金屬原子。這樣的特徵通常在13族元素中體現尤以硼烷、鋁配合物和碳硼烷中。

氫化物

含有氫元素的二元化合物稱為氫化物。“氫化物”一詞暗含氫顯負價且其氧化態為-1的意思。氫負離子記做H-其存在是1916年由吉爾伯特·路易斯預言的。1920年Moers用電解氫化鋰在陽極產生氫氣從而證明了氫化物的存在。對于非IA或IIA族的元素形成的氫化物“氫化物”一詞並不準確因為氫的電負性並不高。IA族鹼金屬的氫化物中有一個例外即高聚物氫化鋰。氫化鋁鋰中4個氫原子緊靠鋁原子。雖然氫可與幾乎所有的主族元素形成氫化物但這些氫化物的原子配比卻並不單一例如二元的硼烷已發現100多種但氫化鋁隻有一種。二元氫化銦還未被發現但它存在于更大的配合物中。

質子與酸

對氫原子的氧化也即讓氫原子失去其電子即可得到H+氫離子。氫離子不含電子由于氫原子通常不含中子故氫離子通常隻含1個質子。這也就是為什麽常將H+直接稱為質子的原因。H+是酸鹼理論的重要離子。

裸露的質子H+不能直接在溶液或離子晶體中存在這是由氫離子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的。除非在等離子態物質中氫離子不會脫離分子或原子的電子雲。但是“質子”或“氫離子”這個概念有時也指帶有一個質子的其他粒子通常也記做“H+”。

為了避免認為溶液中存在孤立的氫離子一般在水溶液中將水和氫離子構成的離子稱為水合氫離子H3O+。但這也隻是一種理想化的情形。氫離子在水溶液中事實上以類似于H9O4+的形式存在。

盡管在地球上少見H3+離子質子化分子氫卻是宇宙中最常見的離子之一。

可燃性

氫氣是一種極易燃的氣體在空氣中的體積分數為4%至75%時都能燃燒。氫氣燃燒的焓變為−286 kJ/mol

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l); ΔH = -572 kJ/mol

氫氣佔4%至74%的濃度時與空氣混合或佔5%至95%的濃度時與氯氣混合時是極易爆炸的氣體在熱、日光或火花的刺激下易引爆。氫氣的著火點為500 °C。純凈的氫氣與氧氣的混合物燃燒時放出紫外線。

因為氫氣比空氣輕所以氫氣的火焰傾向于快速上升故其造成的危害小于碳氫化合物燃燒的危害。氫氣與所有的氧化性元素單質反應。氫氣在常溫下可自發的和氯氣需要光照反應 氫氣和氟氣在冷暗處混合就可爆炸生成具有潛在危險性的酸氯化氫或氟化氫。

氫氣起火應急處理

迅速撤離泄漏污染區人員至上風處並進行隔離嚴格限製出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器穿消防防護服。盡可能切斷泄漏源。合理通風加速擴散。如有可能將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理修復、檢驗後再用。滅火方法切斷氣源。若不能立即切斷氣源則不允許熄滅正在燃燒的氣體。噴水冷卻容器可能的話將容器從火場移至空曠處。滅火劑霧狀水、泡沫、二氧化碳、幹粉。

理化性質

氫氣是無色並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,相同體積比空氣輕得多)。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,氫氣的性質很穩定,不容易跟其它物質發生化學反應。但當條件改變時(如點燃、加熱、使用催化劑等),情況就不同了。如氫氣被鈀或鉑等金屬吸附後具有較強的活性(特別是被鈀吸附)。金屬鈀對氫氣的吸附作用最強。當空氣中的體積分數為4%-75%時,遇到火源,可引起爆炸

氫氣

分類介紹

工業氫GB/T3634-1995

H2≥99.90%(優等品)

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%

氫氣的產生由水通電產生氫氣和氧氣

基本性能

可燃性

純氫的引燃溫度為400℃。

氫氣

氫氣在空氣裏的燃燒,實際上是與空氣裏的氧氣發生反應,生成水。

2H2+O2=點燃=2H2O

這一反應過程中有大量熱放出,火焰呈淡藍色(實驗室裏用玻璃管看不出藍色,看到的是黃色是由于玻璃中存在Na+的結果)。燃燒時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。中國長征3號火箭就用液氫燃料。

不純的H2點燃時會發生爆炸。但有一個極限,當空氣中所含氫氣的體積佔混合體積的4.0%-74.2%時,點燃都會產生爆炸,這個體積分數範圍叫爆炸極限。

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。這時需要重新收集和檢驗。

如用排氣法收集,則要用拇指堵住試管口一會兒,使試管內可能尚未熄滅的火焰熄滅,然後才能再收集氫氣(或另取一試管收集)。收集好後,用大拇指 堵住試管口移近火焰再移開,看是否有“噗”聲,直到試驗表明氫氣純凈為止。

氫氣在空氣中燃燒會發出淡藍色的火焰,其裝置就是直接在玻璃尖管中點燃,那麽我們真的能看到淡藍色的火焰嗎?

在玻璃裏,含鈉離子,而鈉離子的焰色卻是黃色的,所以,用上述方法隻能看到黃色的火焰,卻不能看到淡藍色的火焰。如果要實現淡藍色的火焰,可採取以下方法:

方法一:用石英導管(天價,不適于普通中學的實驗室)

方法二:用銅管(具有欺騙成分,因為銅元素的焰色為綠色,而且銅能導熱,對用橡皮管連線銅管,點燃時會影響氣密性)

方法三:由于黃色火焰是玻璃中的鈉離子造成的,那麽我們可以用類似于用焰色反應檢驗鉀元素一樣透過鈷玻璃看火焰就可以排除鈉的幹擾了。

還原性

氫氣與氧化銅反應,實質是氫氣還原氧化銅中的銅元素,使氧化銅變為紅色的金屬銅。 

CuO+H2=加熱=Cu+H2O 

CO+3H2=高溫催化=CH4+H2O 

在這個反應中,氧化銅失去氧變成銅,氧化銅被還原了,即氧化銅發生了還原反應。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,可以套用與航天、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。

此外,氫氣與有機物的加成反應也體現了氫氣的還原性,如

CH2=CH2+H2→CH3CH3

1.還原裝置

①試管口應略向下傾斜

②通入氫氣的導管應伸入試管底部

③試管口不能用橡皮塞塞緊

④用酒精燈外焰加熱

2.實驗操作

①實驗前應先通一會兒純凈的氫氣,然後開始加熱,防止爆炸

②實驗結束後,先撤走酒精燈,繼續通氫氣,直至試管冷卻為止。

生產方法

原始氫氣生產方法

原始氫氣是宇宙大霹靂由原始粒子形成的氫氣,大部分分布在宇宙空間內和大的星球中,是恆星的核燃料,是組成宇宙中各種元素及物質的初始物質。地球上沒有原始氫氣因為地球的引力束縛不了它。隻有它的化合物。

人造氫氣生產方法

可分為以下幾種⒈ 工業氫氣生產方法:

氫氣

⑴由煤和水生產氫氣(生產設備煤氣發生設備,變壓吸附設備)

將水蒸氣通過熾熱的炭層:C+H2O(g)=高溫=CO+H2(水煤氣),再低溫分離

⑵由裂化石油氣生產(生產設備裂化設備,變壓吸附設備,脫碳設備)

CH4=高溫催化=C+2H2

電解水生產(生產設備電解槽設備)

⑷工業廢氣。

⒉民用氫氣生產方法:

⑴氨分解(生產設備汽化爐,分解爐,變壓吸附設備)

⑵由活潑金屬與酸(生產設備不銹鋼或玻璃容器設備)

(3)強鹼與鋁或矽(生產設備充氫氣球機設備)一般生產氫氣球都用此方法。

Si+2NaOH+H2O=加熱=Na2SiO3+2H2↑

(4)甲醇裂解(生產設備導熱油爐,甲醇汽化裂解設備,變壓吸附裝置)一般用氫氣量較大化工廠均用此方法。

CH3OH=高溫催化=H2↑+CO↑,低溫分離

⒊試驗室氫氣生產方法:

硫酸與鋅粒(生產設備啓普發生器

4.其他

(1)由重水電解。

(2)由液氫低溫精鎦。

​製取方法

實驗室製法

1.用鋅與稀硫酸反應

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

註意:這裏不用鹽酸是因為鹽酸反應會揮發出氯化氫氣體,製得的氣體含有氯化氫雜質。 

2.用鋁和氫氧化鈉反應製取

2Al+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑

工業製法

一、電解水製氫 多採用鐵為陰極面,鎳為陽極面的串聯電解槽(外形似壓濾機)來電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液。陽極出氧氣,陰極出氫氣。該方法成本較高,但產品純度大,可直接生產99.7%以上純度的氫氣。這種純度的氫氣常供:①電子、儀器、儀表工業中用的還原劑、保護氣和對坡莫合金的熱處理等,②粉末冶金工業中製鎢、鉬、硬質合金等用的還原劑,③製取多晶矽、鍺等半導體原材料,④油脂氫化,⑤雙氫內冷發電機中的冷卻氣等。像北京電子管廠和科學院氣體廠就用水電解法製氫。利用電解飽和食鹽水產生氫氣

如2NaCl+2H2O=電解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

二、水煤氣法製氫 用無煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時反應而得水煤氣(C+H2O→CO+H2—熱)。凈化後再使它與水蒸氣一起通過觸媒令其中的CO轉化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氫量在80%以上的氣體,再壓入水中以溶去CO2,再通過含氨蟻酸亞銅(或含氨乙酸亞銅)溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣,這種方法製氫成本較低產量很大,設備較多,在合成氨廠多用此法。有的還把CO與H2合成甲醇,還有少數地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實驗廠和許多地方的小氮肥廠多用此法。

三、由石油熱裂的合成氣和天然氣製氫 石油熱裂副產的氫氣產量很大,常用于汽油加氫,石油化工和化肥廠所需的氫氣,這種製氫方法在世界上很多國家都採用,在中國的石油化工基地如在慶化肥廠,渤海油田的石油化工基地等都用這方法製氫氣 也在有些地方採用(如美國的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等)。

四、焦爐煤氣冷凍製氫 把經初步提凈的焦爐氣冷凍加壓,使其他氣體液化而剩下氫氣。此法在少數地方採用(如前蘇聯的Ke Mepobo工廠)。

五、電解食鹽水的副產氫 在氯鹼工業中副產多量較純氫氣,除供合成鹽酸外還有剩餘,也可經提純生產普氫或純氫。像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產。

利用電解飽和食鹽水產生氫氣

如2NaCl+2H2O=電解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

六、釀造工業副產

用玉米發酵丙酮、丁醇時,發酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣,經多次提純後可生產普氫(97%以上),把普氫通過用液氮冷卻到—100℃以下的矽膠列管中則進一步除去雜質(如少量N2)可製取純氫(99.99%以上),像北京釀酒廠就生產這種副產氫,用來燒製石英製品和供外單位用。

七、鐵與水蒸氣反應製氫

但品質較差,此系較陳舊的方法現已基本淘汰

其他

工業上用水和紅熱的碳反應

C+H2O=高溫=CO+H2

用鋁和氫氧化鈉反應製取

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑

製取氫氣的新方法

1.用氧化亞銅作催化劑並用紫外線照射從水中製取氫氣。

氫氣

2.用新型的鉬的化合物做催化劑從水中製取氫氣。

3.用光催化劑反應和超音波照射把水完全分解的方法。

4.陶瓷跟水反應製取氫氣。

5.生物質快速裂解油製取氫氣。

6.從微生物中提取的酶製氫氣。

7.用細菌製取氫氣。

8.用綠藻生產氫氣。

9.有機廢水發酵法生物製氫氣。

10.利用太陽能從生物質和水中製取氫氣。

利用太陽能從生物質和水中製取氫氣是最佳的製取氫氣的方法。理由是太陽能能量巨大、取之不盡、用之不竭、而且清潔、無污染、不需要開採、運輸。怎樣製取氫氣的成本就大大降低。

11.用二氧化鈦作催化劑,在雷射的照射下,讓水分解成氫氣和氧氣.

12.硼和水在高溫下反應製取氫氣,化學方程式為2B+6H20=====高溫=====2B(OH)3+3H2↑

可燃性

在帶尖嘴的導管口點燃純凈的氫氣,觀察火焰的顏色。然後在火焰上方罩一個冷而幹燥的燒杯,過一會兒,我們可以看到,純凈的氫氣在空氣裏安靜地燃燒,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燙。 

氫氣

氫氣在空氣裏燃燒,實際上是氫氣跟空氣裏的氧氣發生了化合反應,生成了水並放出大量的熱。這個反應的化學方程式是:

2H2+O2(點燃)=2H2O

取一個一端開口,另一端鑽有小孔的紙筒(或塑膠筒等),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,註意有什麽現象發生。(做這個實驗時,人要離得遠些,註意安全。)

我們可以看到,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炸起。

實驗測定,空氣裏如果混入氫氣的體積達到整體積的4%~74.2%,點燃時就會發生爆炸。這個範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,遇火時都有可能發生爆炸。因此,當可燃性氣體(如氫氣、液化石油氣、煤氣等)發生泄漏時,應杜絕一切火源、火星,禁止產生電火花,以防發生爆炸。

正是由于這個原因,我們在使用氫氣時,要特別註意安全。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,隻有“撲”的一聲才表明氫氣已純凈。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(以防點燃產生氫氣的試管)然後再收集氫氣檢驗純度,否則會發生爆炸的危險。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生器裏尚混有空氣的氫氣,使氫氣發生器發生爆炸。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。

另外氫氣在氧氣過量和低溫有催化劑的條件下點燃可生成過氧化氫(H2O2)(氧元素的化合價為-1)

註意事項

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,其中,氫與氟的混合物在低溫和黑暗環境就能發生自發性爆炸,與氯的混合比為1:1時,在光照下也可爆炸。氫由于無色無味,燃燒時火焰是透明的,因此其存在不易被感官發現,在許多情況下向氫氣中加入乙硫醇,以便感官察覺,並可同時付予火焰以顏色。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。液氫外溢並突然大面積蒸發還會造成環境缺氧,並有可能和空氣一起形成爆炸混合物,引發燃燒爆炸事故。

氫氣

氫氣檢測儀

1、泵吸式氫氣檢測儀

CY-H2泵吸式氫氣檢測儀採用內置吸氣泵,可快速檢測工作環境中氫氣濃度。泵吸式氫氣檢測儀採用進口電化學感測器,具有非常清晰的大液晶顯示屏,聲光報警提示,保證在非常不利的工作環境下也可以檢測危險氣體並及時提示操作人員預防。

2、攜帶型氫氣檢測儀

HFPCY-H2攜帶型氫氣泄漏檢測儀可連續檢測作業環境中氫氣濃度。氫氣泄漏檢測儀為自然擴散方式檢測氣體濃度,採用進口電化學感測器,具有極好的靈敏度和出色的重復性;氫氣檢測儀採用嵌入式微控製技術,選單操作簡單,功能齊全,可靠性高,整機性能居國內領先水準。檢測儀外殼採用高強度工程材料、復合彈性橡膠材料精製而成,強度高、手感好。

3、線上式氫氣檢測報警器

HFTCY-H2線上式氫氣檢測報警器由氣體檢測報警控製器和固定式氫氣檢測器組成,氣體檢測報警控製器可放置于值班室內,對各監測點進行監測控製,氫氣檢測器安裝于氣體最易泄露的地點,其核心部件為氣體感測器。氫氣檢測器將感測器檢測到的氫氣濃度轉換成電信號,通過線纜傳輸到氣體檢測報警控製器,氣體濃度越高,電信號越強,當氣體濃度達到或超過報警控製器設定的報警點時,氣體檢測報警控製器發出報警信號,並可啓動電磁閥、排氣扇等外聯設備,自動排除隱患。線上式氫氣檢測報警器廣泛套用于石油、化工、冶金、電力、煤礦、水廠等環境,有效防止爆炸事故的發生。

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