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閱讀:1829發布時間:2009-8-31
高燃燒性,還原劑,液態溫度比氮更低
a. 可燃性:
純氫的引燃溫度為400℃。
氫氣在空氣里的燃燒,實際上是與空氣里的氧氣發生反應,生成水。
2H2+O2=2H2O(點燃)
這一反應過程中有大量熱放出,火焰呈淡藍色。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。我國長征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占混合體積的4%-74.2%時,點燃都會產生爆炸,這個體積分數范圍叫爆炸極限。
用試管收集一試管氫氣,然后用燃著木條放到試管口,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,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,那么我們真的能看到淡藍色的火焰嗎?
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,卻不能看到淡藍色的火焰。如果要實現淡藍色的火焰,可采取以下方法:
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,對用橡皮管連接銅管,點燃時會影響氣密性)
方法三:用小試管,直接在小試管中加入鎂與硫酸,在試管口點燃(對于剛接觸化學的中學生,以他們的實驗操作能力,對反應如此劇烈的實驗,似乎要求太高)
b. 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,使氧化銅變為紅色的金屬銅。
CuO+H2=Cu+H2O(加熱)
CO+3H2=CH4+H2O(催化劑)
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。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。
一 原始氫氣生產方法:
原始氫氣是宇宙大爆炸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,是恒星的核燃料,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。只有它的化合物。
二人造氫氣生產方法:
可分為以下幾種
⒈ 工業氫氣生產方法:
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)
⑵有裂化石油氣生產(生產設備裂化設備,變壓吸附設備,脫碳設備)
⑶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由活撥金屬與酸(生產設備不銹鋼或玻璃容器設備)
⑵強堿與鋁或硅(生產設備充氫氣球機設備)一般生產氫氣球都用此方法。
⒊試驗室氫氣生產方法:
鹽酸與鋅粒(生產設備啟普發生器)
4.其他
(1)由重水電解。
(2)由液氫低溫精鎦。
1.用強酸與活潑金屬反應,如Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
2.用堿金屬與水反應,如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
1.利用電解飽和食鹽水產生氫氣,如2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑
2.工業上用水和紅熱的碳反應
3.用鋁和氫氧化鈉反應制取:
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
1.用氧化亞銅作催化劑從水中制取氫氣。
2.用新型的鉬的化合物從水中制取氫氣。
3.用光催化劑反應和超聲波照射把水*分解的方法。
4.陶瓷跟水反應制取氫氣。
5.生物質快速裂解油制取氫氣。
6.從微生物中提取的酶制氫氣。
7.用細菌制取氫氣。
8.用綠藻生產氫氣。
9.有機廢水發酵法生物制氫氣。
10.利用太陽能從生物質和水中制取氫氣。
利用太陽能從生物質和水中制取氫氣是*的制取氫氣的方法。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、不需要開采、運輸。怎樣制取氫氣的成本就大大降低。
11.用*作催化劑,在激光的照射下,讓水分解成氫氣和氧氣.
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燙。
氫氣在空氣里燃燒,實際上是氫氣跟空氣里的氧氣發生了化合反應,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,注意有什么現象發生。(做這個實驗時,人要離得遠些,注意安全。)
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,只有“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)然后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里尚混有空氣的氫氣,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)(氧氣化合價為1)
氫是主要的工業原料,也是zui重要的工業氣體和特種氣體,在石油化工、電子工業、冶金工業、食品加工、浮法玻璃、精細有機合成、航空航天等方面有著廣泛的應用。同時,氫也是一種理想的二次能源( 二次能源是指必須由一種初級能源如太陽能、煤炭等來制取的能源)。在一般情況下,氫極易與氧結合。這種特性使其成為天然的還原劑使用于防止出現氧化的生產中。在玻璃制造的高溫加工過程及電子微芯片的制造中,在氮氣保護氣氛中加入氫以去除殘余的氧。在石化工業中,需加氫通過去硫和氫化裂解來提煉原油。氫的另一個重要的用途是對人造黃油、食用油、洗發精、潤滑劑、家庭清潔劑及其它產品中的脂肪氫化。由于氫的高燃料性,航天工業使用液氫作為燃料。
用途:核研究、氘核加速器的轟擊粒子、示蹤劑。
應用行業:
石油精煉
浮法玻璃
電子
食品
化工生產
航天
汽車業
包裝方式:氫氣拖車/瓶組/鋼瓶
運輸方式:氫的貯運有四種方式可供選擇,即氣態貯運、液態貯運、金屬氫化物貯運和微球貯運。目前,實際應用的只有前三種,微球貯運方式尚在研究中。
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,并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。液氫外溢并突然大面積蒸發還會造成環境缺氧,并有可能和空氣一起形成爆炸混合物,引發燃燒爆炸事故。
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