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水的合成否定了水是元素的错误观念在古希腊恩培多克勒提出宇宙间只存在火、气、水、土四种元素它们组成万物。从那时起直到18世纪70年代人们一直认为水是一种元素。1781年普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中用电火花引爆发现瓶的内壁有露珠出现。同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项实验确认这种露滴是纯净的水表明氢是水的一种成分。这时氧气也已发现卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验不仅证明氢和氧化合成水而且确认大约2份体积的氢与1份体积的氧恰好化合成水发表于1784年。这些实验结果本已毫无异议地证明了水是氢和氧的化合物,而不是一种元素。但卡文迪许却和普利斯特里一样仍坚持认为水是一种元素，氧是失去燃素的水，氢则是含有过多燃素的水。他用下式表示“易燃空气”氢的燃烧：

水+燃素+ 水燃素→水

易燃空气氢 失燃素空气氧

1782年拉瓦锡重复了他们的实验并用红热的枪筒分解了水蒸气明确提出正确的结论水不是元素而是氢和氧的化合物纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“Hydrogen”氢意思是“产生水的”并确认它是一种元素。

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M51内的氢气

氢气是无色并且密度比空气小的气体在各种气体中氢气的密度较小。标准状况下1升氢气的质量是0.0899克相同体积比空气轻得多。因为氢气难溶于水所以可以用排水集气法收集氢气。另外在101千帕压强下温度-252.87 ℃时氢气可转变成无色的液体-259.1 ℃时变成雪状固体。常温下氢气的性质很稳定不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时如点燃、加热、使用催化剂等情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性特别是被钯吸附。金属钯对氢气的吸附作用较强。当空气中的体积分数为4%-75%时遇到火源可引起爆炸。

氢气是无色的气体标准状况下密度是0.09克/升(较轻的气体)难溶于水。在-252 ℃,变成无色液体,-259 ℃时变为雪花状固体。

分子式H

沸点-252.77 ℃20.38 K

熔点-259.2 ℃

密度0.0899 kg/m³

相对分子质量2.0157

生产方法电解水2H₂O=通电=2H₂↑+O₂↑ 分解反应、裂解、煤制气等

三相点-254.4 ℃

液体密度平衡状态-252.8 ℃70.77 kg/m³

气体密度101.325 kPa0 ℃0.0899 kg/m3

比容101.325 kPa21.2 ℃5.987 m3/kg

气液容积比15 ℃100 kPa)974 L/L

临界温度-234.8 ℃

临界压力1664.8 kPa

临界密度66.8 kg/m3

熔化热-254.5 ℃平衡态48.84 kJ/kg

气化热△Hv(-249.5 ℃305 kJ/kg

热值1.4*10^8 J/kg(2.82*10^5 J/mol)

比热容101.335 kPa25 ℃气体Cp=7.243 kJ/(kg·K)Cv=5.178 kJ/(kg·K)

比热比101.325 kPa25 ℃气体Cp/Cv=1.40

蒸气压力正常态17.70310.67 kPa正常态21.62153.33 kPa正常态24.249 K119.99 kPa

粘度气体正常态101.325 kPa0 ℃0.010 lmPa·S液体平衡态-252.8 ℃0.040 mPa·s

表面张力平衡态-252.8 ℃3.72 mN/m

导热系数气体101.325 kPa0 ℃0.1289 w/(m·K)液体-252.8 ℃’ 1264 W/(m·K)

折射系数nv(101.325 kPa25 ℃1.0001265

空气中的燃烧界限（体积分数）5%~75%

空气中的爆炸极限（体积分数）4.0%~74.2%

易燃性级别4

毒性级别0

易爆性级别1

重氢在常温常压下为无色无嗅可燃性气体是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同。但质量大些反应速度小一些。

氢气常温下性质稳定在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。

①可燃性可在氧气中燃烧2H₂+O₂=点燃=2H₂O化合反应

(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前验纯)

H₂+Cl₂=点燃或光照=2HCl化合反应

②还原性(使某些金属氧化物还原)

H₂+CuO=△=Cu+H₂O置换反应

3H₂+Fe₂O₃=高温=2Fe+3H₂O置换反应

3H₂+WO₃=△=W+3H₂O置换反应

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lv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lv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。

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