氫氣是怎么產生的

氫氣
氫氣

（Hydrogen）

你知道世界上最輕的氣體是什么氣體嗎？它就是氫氣，它的密度非常小，只有空氣的1/14。所以用氫氣充灌的氣球，必須用手牢牢捉住。否則，只要一撒手它就會閃閃升上天空。

氫氣是一種很輕的氣體

氫氣有個愛“鉆空子”的脾氣。灌好的氫氣球，往往過一夜，第二天就飛不起來了。這是因為氫氣能鉆過橡膠上人眼看不見的小細孔，溜之大吉。不僅如此,在高溫、高壓下,氫氣甚至可以穿過很厚的鋼板。為什么氫氣這么愛“鉆空子”呢？想知道答案嗎？通過以下的學習你就會得到你想要的答案。

那你知道為什么氫氣球會在空中飄揚嗎？要氣球能夠在空中飄揚，那么就要在氣球內的氣體密度較小（比空氣小）。由于氫氣（hydrogen,H2）是一種密度較低的氣體，把氫氣注入氣球內，便可以使它飄浮在空中。

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升氫氣的質量是0.0899克，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。

不知是否有同學知道氫氣球是不能靠近火源的。又是否有同學知道這是為什么呢？學完氫氣的化學性質后，我想大家就會明白的。

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。

a. 可燃性：

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

這一反應過程中有大量熱放出，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。

也許有的同學會問：我們怎么知道一瓶氫氣是否純呢？

如右圖方法，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，用大拇指賭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。

b. 還原性

我們先來看一下以下的動畫實驗：氫氣與氧化銅反應

以上反應的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

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。

我們知道性質決定用途，那么氫氣有什么用呢？

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、航天、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。

[小資料]氫能源
1)氫氣的可燃性

〔實驗5-5〕 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(圖5-10)，過一會兒，觀察燒杯壁上有什么現象發生。

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②。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。　

②氫氣在玻璃導管口燃燒時，火焰常略帶黃色。　

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＋O22H2O

如果氫氣不純，混有空氣(或氧氣)，點燃時會怎樣呢？

〔實驗5-6〕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(圖5-11，Ⅰ)。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(圖5-11，Ⅱ)，過一小會兒，突然聽到“砰”的一聲響，爆炸的氣浪把紙筒高高掀起(圖5-11，Ⅲ)。

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，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。

〔實驗5-7〕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(圖5-12)，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，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，然后再收集氫氣檢驗純度，否則會發生危險，為什么③？　

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。