初中化学氢气的性质与用途专题辅导

初中化学氢气的性质与用途

一. 氢气的性质

1. 物理性质：

（1）通常情况下，氢气是无色、无味的气体；

（2）溶于水；

（3）在标准状况下，氢气密度为0.0899g/L ，其质量约是同体积的空气质量的1/14，是最轻的气体；

（4）氢气的熔、沸点都很低。

当压强为101kPa 、温度为-252℃时变成无色液体，-259℃时变成雪状固体。

2. 化学性质

（1）可燃性

纯净的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰（玻璃导守尖嘴处的火焰

呈黄色，是由于玻璃中钠元素的影响），放出大量的热：氢气+氧气点燃

−→−−水 当空气中混入氢气，且体积分数达到4%~74.2%时，点燃就会发生爆炸，常称之为“爆鸣气”，这个范围是氢气的爆炸极限。因此点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。

<1>解释：纯净的氢气点燃后安静地燃烧，而混合气体却发生爆炸，这是因为纯净的氢气燃烧时，氢气分子只在导管口跟氧气分子接触并发生反应，氢气分子少，氧气分子少，产生的热量也少，而且很快散失。而混合气体中却有大量的氢气分子跟氧气分子充分接触，点燃后二者迅速反应，极短的时间内放出大量的热量，气体体积在一个受限制的空间内急剧膨胀，就发生爆炸。

<2>检验氢气的纯度的方法是：用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住管口，口朝下，移近火焰，移开拇指。若听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯，需要再收集再检验；若听到“嗓”的声音，表明氢气已纯。

<3>绿色燃料——氢气：氢气具有可燃性，它资源丰富，主要来源是水；燃烧时发热量高，热值是同质量汽油的三倍，氢气燃烧的温度可控制在1000℃~30000℃，适应于多种用途；氢气燃烧后对环境几乎无污染。目前，发射火箭已采用液氢作燃料，我国于1980年已成功研制成第一辆氢能汽车，使热机的效率提高40%。

（2）还原性

氢气夺取某些金属氧化物（如CuO Fe O WO 、、233等）中的氧，使金属还原成单质。 H CuO Cu H O 22++∆

（黑色粉末变成红色，管壁有水珠生成）

<1>装置特点：

如图所示，

①试管口略向下倾斜；

②导气管通入试管底部，位于氧化铜粉末上方；

③铁夹夹在离试管口1/3处；

④氧化铜粉末要平铺在试管底部，用酒精灯的外焰加热。

<2>实验步骤及操作要点：

①实验开始时先通氢气，再点燃酒精灯，目的是赶尽试管内的空气，防止氢气与空气混合受热发生爆炸；

②实验完毕时先熄灭酒精灯，继续通氢气至试管冷却，目的是防止被还原出的铜再被空气中的氧气氧化。实验步骤归纳为：氢气“早出晚归”，酒精灯“迟到早退”。

<3>实验现象：

①黑色粉末逐渐变为光亮红色；

②试管口有液滴生成。

<4>应注意的几个问题：

①实验前要检验氢气的纯度，若氢气不纯，氢气和空气的混合气受热会发生爆炸；

②试管口应略低于试管底部，防止实验中生成的水蒸气冷凝后倒流到试管底而使试管破裂；

③通氢气的导管应插入盛CuO的试管的药品上方，使氢气与CuO固体充分反应。

二. 用途

①氢气是密度最小的气体，可充灌探空气球或节日彩球。

②燃烧放出大量的热（其热值为最大），作高能燃料，用于焊接、切割金属，液氢用于火箭燃料。

③利用还原性，冶炼金属，作保护气。

④作化工原料，与Cl2反应制盐酸；与N2反应制氨（NH3）。

注意性质与用途的关系，其性质决定物质的用途，而由用途可以推知物质的性质。