Question

氢气的物理及化学性质

Answer 1

物理性质
氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.089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，在一个标准大气压下，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最强。当空气中的体积分数为4%-75%时，遇到火源，可引起爆炸。
氢原子结构
氢气是无色无味的气体，标准状况下密度是0.089克/升(最轻的气体)，难溶于水。在-252 ℃,变成无色液体,-259 ℃时变为雪花状固体。
沸点
-252.77 ℃（20.38 K）
熔点
-259.2 ℃
密度
0.089g/L
气液容积比
974 L/L（15℃，100kPa）
相对分子质量
2.0157
临界密度
66.8 kg/m3
生产方法
电解水、裂解、煤制气等
临界压力
1.313MPa
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汽化热：305 kJ/kg（△H ，-249.5℃）
气体密度：0.089 kg/m3（1 atm，0℃）
比容：11.12 m3/kg（1 atm，21.2℃）
导热系数：
0.1289 W/(m·K)（气体，1 atm，0 ℃）、1264 W/(m·K)（液体，-252.8 ℃）
比热容：
Cp=14.30 kJ/(kg·K)，
Cv=10.21 kJ/(kg·K)（1 atm，25℃，气体）
蒸气压力：
10.67 kPa（正常态，17.703）
53.33 kPa（正常态，21.621）
119.99 kPa（正常态，24.249 K）
粘度：
0.010 mPa·S（气体，正常态）
0.040 mPa·s（液体，平衡态，-252.8 ℃）
重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体，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。
化学性质
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（可在氧气中或氯气中燃烧）：
（化合反应）
(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯，相似的，氘（重氢）在氧气中点燃可以生成重水（D2O）)
（化合反应）在此反应中，燃烧火焰为苍白色，在光照条件下爆炸。
H2+F2=2HF（氢气与氟气混合，即使在阴暗的条件下，也会立刻爆炸，生成氟化氢气体）
②还原性（例如使某些金属氧化物还原）
H2+CuO
Cu+H2O（置换反应）
（置换反应）
3H2+WO3
W+3H2O（置换反应）
氢气还可以和双键或三键发生加成反应。