4.4 氫氣
空氣中有許多的氣體:氮?dú)猓鯕?,二氧化?/span>,然而它們都是不能夠燃燒的,不具有可燃性。
在18世紀(jì),科學(xué)家們逐漸意識到了空氣是由不同的物質(zhì)混合而成的。1766年卡文迪許向英國皇家學(xué)會(huì)提交了一篇研究報(bào)告《人造空氣實(shí)驗(yàn)》,提出制出了“易燃空氣”,并用排水集氣法把它收集起來,進(jìn)行研究。1781年,卡文迪許進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這種易燃的氣體在空氣中燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生水。1783年,拉瓦錫重復(fù)了卡文迪許的實(shí)驗(yàn),并得到了相同的發(fā)現(xiàn),即氫氣在燃燒時(shí)產(chǎn)生了水,所以他將這種元素命名為hydrogen,即“生成水的物質(zhì)”。
20世紀(jì),氫氣開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè),其中就包括填充飛艇氣球。1937年5月6日,“興登堡”號飛艇在一場災(zāi)難性事故中被大火焚毀,97名乘客和乘務(wù)人員中至少有36人死亡。這艘大的飛艇準(zhǔn)備著陸,僅花幾分鐘內(nèi)的時(shí)間就被燒毀,起火原因當(dāng)前尚不清楚,不過人們認(rèn)為它是由發(fā)動(dòng)機(jī)放出的靜電或火花點(diǎn)燃了降落時(shí)放掉的氫氣所致。直到事故發(fā)生為止,“興登堡”飛艇已十次安全地往返于大西洋兩岸之間,共載客1002人次。
美國通用公司在1966年開始研發(fā)氫燃料電池汽車,本田開始于1992年,豐田起步于1996年。2002—2008年,尚屬于實(shí)驗(yàn)研究階段,沒有正式的運(yùn)營使用;2008—2015年,屬于產(chǎn)品與社會(huì)結(jié)合的階段,開始投入使用。在2008年,本田生產(chǎn)FCX Clarity首款氫能源汽車用于租賃業(yè)務(wù),到2014年豐田Mirai燃料電池車。韓國在2013年批量生產(chǎn)現(xiàn)代Tucson FCEV燃料電池車。
物理性質(zhì)
生活中常見的就是各種氫氣球啦,披著喜羊羊、灰太狼、熊出沒的皮,但是它們的內(nèi)部都是一樣的。
根據(jù)性質(zhì),得出結(jié)論:可以用排水法,或者向下排空氣法收集氫氣(H2)。
排水法呢,就是如圖,氫氣因?yàn)闅錃怆y溶于水,所以出來的氫氣一點(diǎn)點(diǎn)把水?dāng)D出去了。
向下排空氣呢,因?yàn)闅錃饷芏确浅P。詺錃馀c空氣混合的時(shí)候,氫氣會(huì)向上跑,所以用向下排空氣法收集,這樣的話,氫氣就會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)聚集在收集裝置(通常是集氣瓶)頂部,空氣就會(huì)被一點(diǎn)點(diǎn)從下面被擠出去。
可燃性
世界上第一個(gè)氫氣球誕生在1780年,法國化學(xué)家布拉克把氫氣灌入豬膀胱中,制得世界上第一個(gè)氫氣球。較小的氫氣球,多用于兒童玩具(塑料膜氫氣球)或喜慶放飛用。較大的氫氣球用于飄浮廣告條幅,也叫空飄氫氣球,氣象上用氫氣球探測高空,軍事上用氫氣球架設(shè)通信天線或發(fā)放傳單。
氫氣球雖然用途廣泛,但是也存在不安全因素,“興登堡”號飛艇起火,就證明了氫氣這種氣體具有可燃性。
我們通常是這樣了解到未知事物的:
安全一點(diǎn)的測試是這樣的:
然而,還是這樣規(guī)范一點(diǎn):
氫氣是可燃性氣體,所以點(diǎn)燃之前必須要檢驗(yàn)純度:
實(shí)際上,這就是一個(gè)微型的爆炸實(shí)驗(yàn):如果試管中極少量的氫氣爆炸了(尖銳爆鳴聲),我們就可以推測出大量的這種氣體燃燒有可能發(fā)生爆炸;如果這些氣體發(fā)出的聲音非常小,甚至不發(fā)出聲音,則可以推測出大量的這種氣體燃燒,不會(huì)發(fā)生爆炸,是安全的。
其實(shí)就是個(gè)微型的:點(diǎn)燃爆炸測試。
這樣點(diǎn)燃,更容易測試實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,看看能生成什么物質(zhì):
方程式這樣:
化學(xué)變化的本質(zhì)來看:
意義
保持氫氣化學(xué)性質(zhì)的最小粒子:氫分子。
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小結(jié)
公眾號:河北中考化學(xué)
人教版,2011年修訂課標(biāo)
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