2022中考化学氢气的可燃性
氢气的可燃性
氢气是一种极易燃的气体,在空气中的体积分数为4%至75%时都能燃烧。氢气燃烧的焓变为−286 kJ/mol:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l); ΔH = -572 kJ/mol
氢气占4%至74%的浓度时与空气混合,或占5%至95%的浓度时与氯气混合时是极易爆炸的气体,在热、日光或火花的刺激下易引爆。氢气的着火点为500 °C。纯净的氢气与氧气的混合物燃烧时放出紫外线。
因为氢气比空气轻,所以氢气的火焰倾向于快速上升,故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。氢气与所有的氧化性元素单质反应。氢气在常温下可自发的和氯气(需要光照)反应 ,氢气和氟气在冷暗处混合就可爆炸,生成具有潜在危险性的酸氯化氢或氟化氢。
在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气,观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯,过一会儿,我们可以看到,纯净的氢气在空气里安静地燃烧,产生淡蓝色的火焰(氢气在玻璃导管口燃烧时,火焰常略带黄色)。用烧杯罩在火焰的上方时,烧杯壁上有水珠生成,接触烧杯的手能感到发烫。
氢气在空气里燃烧,实际上是氢气跟空气里的氧气发生了化合反应,生成了水并放出大量的热。这个反应的化学方程式是:
2H2+O2=点燃=2H2O
取一个一端开口,另一端钻有小孔的纸筒(或塑料筒等),用纸团堵住小孔,用向下排空气法收集氢气,使纸筒内充满氢气。把氢气发生装置移开,拿掉堵小孔的纸团,用燃着的木条在小孔处点火,注意有什么现象发生。(做这个实验时,人要离得远些,注意安全。)
我们可以看到,刚点燃时,氢气在小孔处安静地燃烧,过一小会儿,突然听到“砰”的一声响,爆炸的气浪把纸筒高高炸起。
实验测定,空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4%~74.2%,点燃时就会发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。实际上,任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合,遇火时都有可能发生爆炸。因此,当可燃性气体(如氢气、液化石油气、煤气等)发生泄漏时,应杜绝一切火源、火星,禁止产生电火花,以防发生爆炸。
正是由于这个原因,我们在使用氢气时,要特别注意安全。点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度。
用排水法收集一试管氢气,用拇指堵住,移近火焰,移开拇指点火,如果听到尖锐的爆鸣声,就表明氢气不纯,需要再收集,再检验,直到响声很小,只有“扑”的一声才表明氢气已纯净。如果用向下排空气法收集氢气,经检验不纯而需要再检验时,应该用拇指堵住试管口一会儿,然后再收集氢气检验纯度,否则会发生爆炸的危险。因为刚检验过纯度的试管内,氢气火焰可能还没有熄灭,如果立刻就用这个试管去收集氢气,氢气火焰可能会点燃氢气发生器里尚混有空气的氢气,使氢气发生器发生爆炸。用拇指堵住试管口一会儿,就使试管内未熄灭的氢气火焰因缺氧气而熄灭。
另外氢气在氧气过量和低温有催化剂的条件下点燃可生成过氧化氢(H2O2)(氧元素的化合价为-1)