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一、發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史

早在十六世紀(jì)，瑞士的一名醫(yī)生就發(fā)現(xiàn)了氫氣。他說(shuō)：“把鐵屑投到硫酸里，就會(huì)產(chǎn)生氣泡，像旋風(fēng)一樣騰空而起。”他還發(fā)現(xiàn)這種氣體可以燃燒。然而他是一位著名的醫(yī)生，病人很多，沒(méi)有時(shí)間去做進(jìn)一步的研究。

十七世紀(jì)時(shí)又有一位醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了氫氣。但那時(shí)人們認(rèn)為不管什么氣體都不能單獨(dú)存在，既不能收集，也不能進(jìn)行測(cè)量。這位醫(yī)生認(rèn)為氫氣與空氣沒(méi)有什么不同，很快就放棄了研究。

最先把氫氣收集起來(lái)并進(jìn)行認(rèn)真研究的是在1766年英國(guó)的一位化學(xué)家卡文迪什。

卡文迪什非常喜歡化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有一次實(shí)驗(yàn)中，他不小心把一個(gè)鐵片掉進(jìn)了鹽酸中，他正在為自己的粗心而懊惱時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鹽酸溶液中有氣泡產(chǎn)生，這個(gè)情景一下子吸引了他。他又做了幾次實(shí)驗(yàn)，把一定量的鋅和鐵投到充足的鹽酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和鹽酸的質(zhì)量是不同的），發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的氣體量是固定不變的。這說(shuō)明這種新的氣體的產(chǎn)生與所用酸的種類沒(méi)有關(guān)系，與酸的濃度也沒(méi)有關(guān)系。

卡文迪什用排水法收集了新氣體，他發(fā)現(xiàn)這種氣體不能幫助蠟燭的燃燒，也不能幫助動(dòng)

物的呼吸，如果把它和空氣混合在一起，一遇火星就會(huì)爆炸。卡文迪什經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)終于發(fā)現(xiàn)了這種新氣體與普通空氣混合后發(fā)生爆炸的極限。他在論文中寫道：如果這種可燃性氣體的含量在9.5%以下或65%以上，點(diǎn)火時(shí)雖然會(huì)燃燒，但不會(huì)發(fā)出震耳的爆炸聲。

隨后不久他測(cè)出了這種氣體的比重，接著又發(fā)現(xiàn)這種氣體燃燒后的產(chǎn)物是水，無(wú)疑這種氣體就是氫氣了。卡文迪什的研究已經(jīng)比較細(xì)致，他只需對(duì)外界宣布他發(fā)現(xiàn)了一種氫元素并給它起一個(gè)名稱就行了。但卡文迪什受了“燃素說(shuō)”的影響，堅(jiān)持認(rèn)為水是一種元素，不承認(rèn)自己無(wú)意中發(fā)現(xiàn)了一種新元素。

后來(lái)拉瓦錫聽(tīng)說(shuō)了這件事，他重復(fù)了卡文迪什的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為水不是一種元素而是氫和氧的化合物。在1787年，他正式提出“氫”是一種元素，因?yàn)闅淙紵蟮漠a(chǎn)物是水，便用拉丁文把它命名為“水的生成者”。

2016年1月，英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)科學(xué)家利用鉆石對(duì)頂砧制造出某種極端高壓狀態(tài)氫氣，從而生成“第五狀態(tài)氫”，即氫的固體金屬狀態(tài)。這種狀態(tài)的氫通常存在于大型行星或太陽(yáng)內(nèi)核之中，分子分離成單原子，電子的行為特征像金屬電子一樣。

二、物理性質(zhì)

氫氣是無(wú)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(biāo)準(zhǔn)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?yàn)?strong>氫氣難溶于水有毒氣體報(bào)警器，所以可以用排水集氣法收集氫氣。另外氫氣，在101千帕壓強(qiáng)下，溫度-252.87 ℃時(shí)，氫氣可轉(zhuǎn)變成淡藍(lán)色的液體；-259.1 ℃時(shí)，變成雪狀固體。常溫下氫氣，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(shí)（如點(diǎn)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(qiáng)的活性（特別是被鈀吸附）。金屬鈀對(duì)氫氣的吸附作用最強(qiáng)。當(dāng)空氣中的體積分?jǐn)?shù)為4%-75%時(shí)，遇到火源，可引起爆炸。

氫氣是無(wú)色無(wú)味的氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度是0.09克/升(最輕的氣體)，難溶于水。在-252 ℃,變成無(wú)色液體,-259 ℃時(shí)變?yōu)檠┗罟腆w。

三、化學(xué)性質(zhì)

氫氣常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，在點(diǎn)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

2H2O（化合反應(yīng)）

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

H2+Cl2

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

2Fe+3H2O（置換反應(yīng)）

3H2+WO3

W+3H2O（置換反應(yīng)）

四、制備方法

實(shí)驗(yàn)室制法：

①反應(yīng)原理：利用金屬活動(dòng)性比氫強(qiáng)的金屬單質(zhì)與酸反應(yīng)，置換出氫元素。

用鋅與稀硫酸反應(yīng)：

用鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)制取：

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑

注：市場(chǎng)上零壓氫氣機(jī)就是根據(jù)鋁和氫氧化鈉反應(yīng)制氫充球。因?yàn)槭情_(kāi)放性voc氣體檢測(cè)儀，是一邊放料一邊充球，所以機(jī)內(nèi)是無(wú)氣壓的，安全系數(shù)較高。

工業(yè)制作法：

①水煤氣法

主要成分CO和H2，C+H2O

CO+H2

②電解水的方法制氫氣

2H2O

O2↑+2H2↑

③電解飽和食鹽水

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

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