氫氣

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常溫常壓下，氫氣（可選用氫氣報警器檢測泄漏濃度）是一種極易燃燒，無色透明、無臭無味的氣體。氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，氫氣的密度只有空氣的1/14，即在0 ℃時，一個標準大氣壓下，氫氣的密度為0.0899 g/L。所以氫氣可作為飛艇、氫氣球的填充氣體（由于氫氣具有可燃性，安全性不高，飛艇現(xiàn)多用氦氣填充）。氫氣是相對分子質(zhì)量最小的物質(zhì)，主要用作還原劑。

氫氣 (H2) 最早于16世紀初被人工制備，當(dāng)時使用的方法是將金屬置于強酸中。1766–1781年，亨利·卡文迪許發(fā)現(xiàn)氫元素，氫氣燃燒生成水(2H?+O?點燃=2H?O)，拉瓦錫根據(jù)這一性質(zhì)將該元素命名為 “hydrogenium”（“生成水的物質(zhì)”之意，"hydro"是“水”，"gen"是“生成”，"ium"是元素通用后綴）。19 世紀50 年代英國醫(yī)生合信(B.Hobson）編寫《博物新編》(1855 年）時，把"hydrogen"翻譯為“輕氣”，意為最輕氣體。

現(xiàn)在工業(yè)上一般從天然氣或水煤氣制氫氣，而不采用高耗能的電解水的方法。制得的氫氣大量用于石化行業(yè)的裂化反應(yīng)和生產(chǎn)氨氣。氫氣分子可以進入許多金屬的晶格中，造成“氫脆”現(xiàn)象，使得氫氣的存儲罐和管道需要使用特殊材料（如蒙耐爾合金），設(shè)計也更加復(fù)雜。

醫(yī)學(xué)上用氫氣來治療部分疾病。 [1] 

2018年2月，中國實現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲，榮獲科技部2017年度中國科學(xué)十大進展。

安全防護編輯

重氫無毒，有窒息性。

氫氣有易燃易爆性，容易發(fā)生爆炸，所以純氫有一定危險性。

若燃燒時有尖銳的爆鳴聲，則說明氫氣不純；極易發(fā)生爆炸，所以對此須引起足夠的重視。

物理性質(zhì)編輯

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(zhì)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(zhuǎn)變成淡藍色的液體；-259.1 ℃時，變成雪狀固體。常溫下，氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定，不容易跟其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但當(dāng)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后具有較強的活性（特別是被鈀吸附）。金屬鈀對氫氣的吸附作用最強。當(dāng)空氣中的體積分數(shù)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?yōu)檠┗罟腆w。

汽化熱：305 kJ/kg（△Hv ，-249.5℃）

臨界密度：66.8 kg/m3

氣體密度：0.0899 kg/m3（101.325kPa，0℃）

比容：11.12 m3/kg（101.325kPa，21.2℃）

導(dǎo)熱系數(shù)：

0.1289 w/(m·K)（氣體101.325 kPa，0 ℃）、1264 W/(m·K)（液體，-252.8 ℃）

比熱容：

Cp=14.30 kJ/(kg·K)，

Cv=10.21 kJ/(kg·K)（101.325kPa，25℃，氣體）

蒸氣壓力：

10.67 kPa（正常態(tài)，17.703）

53.33 kPa（正常態(tài)，21.621）

119.99 kPa（正常態(tài)，24.249 K）

粘度：

0.010 lmPa·S（氣體，正常態(tài)）

101.325 kPa （0 ℃）

0.040 mPa·s（液體，平衡態(tài)，-252.8 ℃）

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(wěn)定同位素。它在通常水的氫中含0.0139%～0.0157%。其化學(xué)性質(zhì)與普通氫完全相同。但質(zhì)量大些，反應(yīng)速度小一些。

化學(xué)性質(zhì)編輯

氫氣常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，在點燃或加熱的條件下能多跟許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

①可燃性（可在氧氣中或氯氣中燃燒）：2H2+O2=點燃=2H2O（化合反應(yīng)）

(點燃不純的氫氣要發(fā)生爆炸,點燃氫氣前必須驗純，相似的，氘（重氫）在氧氣中點燃可以生成重水（D2O）)

H2+Cl2=點燃=2HCl（化合反應(yīng)）

H2+F2=2HF（氫氣與氟氣混合立刻爆炸，生成氟化氫氣體）

②還原性(使某些金屬氧化物還原)

H2+CuO  Cu+H2O（置換反應(yīng)）

3H2+Fe2O3=高溫=2Fe+3H2O（置換反應(yīng)）

3H2+WO3  W+3H2O（置換反應(yīng)）

起火應(yīng)急處理編輯

迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)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(fēng)，加速擴散。如有可能，將漏出氣用排風(fēng)機送至空曠地方或裝設(shè)適當(dāng)噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗后再用。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、干粉。

注意事項編輯

氫氣是一種無色、無嗅、無毒、易燃易爆的氣體，和氟氣、氯氣、氧氣、一氧化碳以及空氣混合均有爆炸的危險，其中，氫氣與氟氣的混合物在低溫和黑暗環(huán)境就能發(fā)生自發(fā)性爆炸，與氯氣的混合體積比為1：1時，在光照下也可爆炸。氫氣由于無色無味，燃燒時火焰是透明的，因此其存在不易被感官發(fā)現(xiàn)，在許多情況下向氫氣中加入有臭味的乙硫醇，以便使嗅覺察覺，并可同時賦予火焰以顏色。

氫氣雖無毒，在生理上對人體是惰性的，但若空氣中氫氣含量增高，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。與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會發(fā)生爆炸。氣體比空氣輕，在室內(nèi)使用和儲存時，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火星會引起爆炸。氫氣與氟、氯、溴等鹵素會劇烈反應(yīng)。

氫氣因為是易燃壓縮氣體，故應(yīng)儲存于陰涼、通風(fēng)的倉間內(nèi)。倉內(nèi)溫度不宜超過30℃。遠離火種、熱源。防止陽光直射。應(yīng)與氧氣、壓縮空氣、鹵素（氟氣、氯氣、溴）、氧化劑等分開存放。切忌混儲混運。儲存間內(nèi)的照明、通風(fēng)等設(shè)施應(yīng)采用防爆型，開關(guān)設(shè)在倉外，配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備工具。驗收時要注意品名，注意驗瓶日期，先進倉的先發(fā)用。搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。

常見謠言編輯

謠言一：氫氣（H2 ）還原氧化銅吸熱

辟謠：判斷反應(yīng)熱效應(yīng)的兩個標準是實驗實測以及通過熱力學(xué)進行計算

計算過程：

反應(yīng)：CuO（s）+H2（g）=Cu（cr）+H2O(g)

計算化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)可以直接使用ΔH（例題見高等教育出版社《無機化學(xué)》上冊216頁 [6]  ），此處忽略溫度對ΔH的影響。

相應(yīng)物質(zhì)標準生成焓：（單位：kJ/mol）（數(shù)據(jù)出自高等教育出版社《無機化學(xué)》上冊427頁起的附表）

據(jù)查，H2O（g）標準生成焓-241.82，CuO（cr）標準生成焓-157.30，H2（g）、Cu（cr）均為0

ΔH=0+（-241.818）-（-157.3）-（0）=-84.518<0，即反應(yīng)放熱

綜上可知氫氣還原氧化銅是典型的放熱反應(yīng)而非吸熱。

謠言二：氫氣（H2）具有還原性，所以不能被濃硫酸干燥

辟謠：氫氣的還原性一般在加熱時才體現(xiàn)，在常溫下不體現(xiàn)，只作為中性氣體，所以氫氣可以用濃硫酸干燥。一氧化碳氣體亦同理。