Ⅰ 氢气在工业上的主要用途是什么 谁能告诉我为什么不是用作燃料
用来充气球,用作导热剂,作为还原剂和加氢剂用于有机合成(如油脂的氢化、一氧化碳和氢气反应制取甲醇等),还有就是用作燃料电池的燃料.不用作燃料的原因是现在氢气的制取多是靠电解,能耗大成本高,而且氢气密度小,虽然相同质量下燃烧热较高,但占用体积大,且燃烧产生的水也会消耗燃烧产生的热量,因此从燃烧获取能量的效率来说不如传统燃料.另外氢气的储存一般不是用液化,而是用铂、钯等金属吸附储存.
Ⅱ 工业上怎么制取氢气
氢气工业制作法:
1、水煤气法(主要成分CO和H₂,C+H₂O==高温==CO+H₂)
2、电解水的方法制氢气(2H₂O==通电==O₂↑+2H₂↑)
3、电解饱和食盐水(2NaCl+2H₂O==通电==2NaOH+H₂↑+Cl₂↑)
(2)氢工业是什么意思扩展阅读:
氢气无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体,和氟气、氯气、氧气、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险,其中,氢气与氟气的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸,与氯气的混合体积比为1:1时,在光照下也可爆炸。
氢气由于无色无味,燃烧时火焰是透明的,因此其存在不易被感官发现,在许多情况下向氢气中加入有臭味的乙硫醇,以便使嗅觉察觉,并可同时赋予火焰以颜色。
氢气虽无毒,在生理上对人体是惰性的,但若空气中氢气含量增高,将引起缺氧性窒息。与所有低温液体一样,直接接触液氢将引起冻伤。液氢外溢并突然大面积蒸发还会造成环境缺氧,并有可能和空气一起形成爆炸混合物,引发燃烧爆炸事故。
与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热或明火即会发生爆炸。气体比空气轻,在室内使用和储存时,漏气上升滞留屋顶不易排出,遇火星会引起爆炸。氢气与氟、氯、溴等卤素会剧烈反应。
氢气因为是易燃压缩气体,故应储存于阴凉、通风的仓间内。仓内温度不宜超过30℃。远离火种、热源。防止阳光直射。应与氧气、压缩空气、卤素(氟气、氯气、溴)、氧化剂等分开存放。切忌混储混运。
储存间内的照明、通风等设施应采用防爆型,开关设在仓外,配备相应品种和数量的消防器材。禁止使用易产生火花的机械设备工具。验收时要注意品名,注意验瓶日期,先进仓的先发用。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。
Ⅲ 工业上用氢气做什么
氢气是主要的工业原料,也是最重要的工业气体和特种气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时,氢也是一种理想的二次能源(二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。在一般情况下,氢极易与氧结合。这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中,在氮气保护气氛中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中,需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢的高燃料性,航天工业使用液氢作为燃料。
Ⅳ 氢工业是指什么
根据您提供的应该是说轻工业吧。您说的电子厂是属于轻工业类型的。
轻工业主要是指生产消费资料的工业部门。如:食品、纺织、皮革、造纸、日用化工、文教艺术体育用品工业等。
轻工业主要指提供生活消费品的工业部门,包括:①以农产品为原料的。如棉、毛、麻、丝的纺织及缝纫,皮革及其制品,纸浆及造纸,食品制造等工业;②以非农产品为原料的。如日用金属、日用化工、日用玻璃、日用陶瓷、化学纤维及其织品、火柴、生活用木制品等工业。轻工业产品大部分是生产消费品,一部分作为原料和半成品用于生产,如化学纤维、工业用布、纸张、盐等。
补:工业 指从事自然资源的开采,对采掘品和农产品进行加工和再加工的物质生产部门。具体包括:(1)对自然资源的开采,如采矿、晒盐、森林采伐等(但不包括禽兽捕猎和水产捕捞);(2)对农副产品的加工、再加工,如粮油加工、食品加工、轧花、缫丝、纺织、制革等;(3)对采掘品的加工、再加工,如炼铁、炼钢、化工生产、石油加工、机器制造、木材加工等,以及电力、自来水、煤气的生产和供应等;(4)对工业品的修理、翻新,如机器设备的修理、交通运输工具(包括小卧车)的修理等。
轻工业是生产消费资料的工业。消费资料工业可分为3个层次。它们是:
在工业社会前期的轻工业是以农牧业产品为原材料,如纺织、食品、造纸等;
在工业社会的轻工业是以重工业产品为原材料,如自行车、手表、汽车等;
在知识社会的轻工业是高技术含量的轻工业,如多媒体、家用机器人等。
轻工业指主要提供生活消费品和制作手工工具的工业。按其所使用的原料不同,可分为两大类:(1)以农产品为原料的轻工业,是指直接或间接以农产品为基本原料的轻工业。主要包括食品制造、饮料制造、烟草加工、纺织、缝纫、皮革和毛皮制作、造纸以及印刷等工业;(2)以非农产品为原料的轻工业,是指以工业品为原料的轻工业。主要包括文教体育用品、化学药品制造、合成纤维制造、日用化学制品、日用玻璃制品、日用金属制品、手工工具制造、医疗器械制造、文化和办公用机械制造等工业。
重工业是指为国民经济各部门提供物质技术基础的主要生产资料的工业。按其生产性质和产品用途,可以分为下列三类:(1)采掘(伐)工业,是指对自然资源的开采,包括石油开采、煤炭开采、金属矿开采、非金属矿开采和木材采伐等工业;(2)原材料工业,指向国民经济各部门提供基本材料、动力和燃料的工业。包括金属冶炼及加工、炼焦及焦炭、化学、化工原料、水泥、人造板以及电力、石油和煤炭加工等工业;(3)加工工业,是指对工业原材料进行再加工制造的工业。包括装备国民经济各部门的机械设备制造工业、金属结构、水泥制品等工业,以及为农业提供的生产资料如化肥、农药等工业。
根据上述划分原则,修理业中以重工业产品为修理作业对象的划为重工业,反之划为轻工业。
Ⅳ 碳化氢工业是什么
碳化氢工业就是石油工业
因为石油就是碳氢化合物
Ⅵ 氢气在工业上的主要用途是什么
氢气在工业中有广泛用途:人们利用氢气可以从氧化合物中夺取氧的性质,在冶金工业可以冶炼金属。例如,在军事工业和民用工业上都很重要的金属钨、钼等,就是利用氢气炼制出来的。用氢气冶炼金属钨的化学方程式如下:wo3
+
3h2=加热△=3h2o
+
w
根据同样的道理,电子工业可以利用氢气来制取半导体材料——高纯硅。
氢气也是重要的化工原料。如可以利用氢气来制造氨(nh3),并进一步制造化肥。也可以用氢气制造盐酸,把液态植物油制成人造黄油等。
氢气还是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富,水就是氢的仓库。而氢气的燃烧产物又是水,人们一旦利用太阳能从水中制取廉价氢气的技术得以突破,氢气就将成为取之不尽用之不竭的能源。
Ⅶ 氢在工业中有什么用途
在现代工业中,氢是一种重要的还原剂和化工原料。氢和氧化合时放出大量的能量,产生的却只有水,所以它又是一种很有前途的无污染燃料。氢的两种同位素氘和氚更是原子能工业中的重要物资。
Ⅷ 氢气在工业中有什么用途
氢气在工业中有什么用途
氢气在工业中有广泛用途:人们利用氢气可以从氧化合物中夺取氧的性质,在冶金工业可以冶炼金属。例如,在军事工业和民用工业上都很重要的金属钨、钼等,就是利用氢气炼制出来的。用氢气冶炼金属钨的化学方程式如下:WO3
+
3H2=加热△=3H2O
+
W
根据同样的道理,电子工业可以利用氢气来制取半导体材料——高纯硅。
氢气也是重要的化工原料。如可以利用氢气来制造氨(NH3),并进一步制造化肥。也可以用氢气制造盐酸,把液态植物油制成人造黄油等。
氢气还是一种理想的燃料。氢气的资源非常丰富,水就是氢的仓库。而氢气的燃烧产物又是水,人们一旦利用太阳能从水中制取廉价氢气的技术得以突破,氢气就将成为取之不尽用之不竭的能源。
Ⅸ 氢气工业制法的化学方程式
氢气是一种重要的工业气体。工业上制取氢气,依据原料、设备和成本情况,以及对氢气纯度的要求,可分别采取以下多种方法制取。①电解法将直流电通过铂电极(或其它惰性材料)通入水中,在阴极可以得到氢气,纯度高达99.5~99.8%: 氯碱工业电解饱和食盐水制氯气和烧碱时,也同时得到副产品氢气: ②水煤气转化法 将水蒸气通过炽热的焦炭层制得水煤气: 然后将水煤气跟水蒸气混合,以氧化铁为催化剂,使水煤气中的CO转化为CO2: 二氧气化碳溶于水,通过加压水洗即得到较纯净的氢气。③烃类裂解法 碳氢化合物经过高温裂解,裂解气中含有大量氢气,经过低温冷冻系统,可得到90%的氢气。如甲烷裂解: ④烃类蒸气转化法 碳氢化合物在高温和催化剂的作用下与水蒸气作用,可以得到主要含氢气和一氧化碳的一种混合气体,例如: 用分子筛吸附法或水煤气转化法除去CO,可得到纯净的氢气。天然气、油田气和炼厂气(石油炼制厂的副产气体)等都可用烃类裂解法和烃类蒸气转化法得到氢气。氢气的工业制法之二工业上制取氢气有下列几种方法:(1)电解水法 在电解槽中,电解25%NaOH溶液,温度控制在80~85℃,在阴极上析出氢气,在阳极上析出氧气。在阴极上 4H++4e===2H2在阳极上 4OH-====2H2O+O2+4e因为H+和OH-来自H2O的电离,所以电解H2O的反应是: 用这种方法制得的氢气,含杂质很少,其纯度为99.7%~99.8%。(2)电解食盐水法 在氯碱工业中,电解食盐的饱和溶液,温度控制在70~80℃,除得到氯气和氢氧化钠外,同时可制得氢气。主要反应如下:在阳极上 2Cl-====Cl2+2e在阴极上 2H++2e====H2在阴极附近积集了OH-离子和Na+离子。 (3)水煤气转化法先将水蒸气通过灼热的无烟煤或焦炭,制得水煤气: 再将水煤气与过量水蒸气混合,在450~550℃和催化剂的作用下,使水煤气中的一氧化碳转化为二氧化碳,并增加了混合气体中氢气的含量。 最后将二氧化碳和氢气的混合气体加压(12~30大气压),经过水洗或用氨水吸收以除去二氧化碳,而分离出氢气。(4)从天然气、炼厂气(石油炼制厂的副产气体)、油田气等气体燃料中获得氢气。在这些燃料气体中都含有大量的碳氢化合物。在一定条件下,可以和水蒸气或氧气反应,生成一氧化碳和氢气。例如,以甲烷为主要成分的天然气(甲烷含量在95%以上)和水蒸气在800~1000℃时以镍为催化剂,即可转化为一氧化碳和氢气。又如,在炼厂气中含有氢气和甲烷9~40%,其它碳氢化合物91~60%,在高温下,借催化剂的作用,将氧气和过量的炼厂气进行部分氧化反应,可制得一氧化碳和氢气。 从上述一氧化碳和氢气的混合气体分离出氢气的方法,与水煤气转化法相同。氢气的工业制法之三工业上制氢气要考虑到原料、能量来源、成本和设备情况,也要根据所需氢气的纯度和用量来制造氢气,现把主要方法简介于下:一、电解水制氢多采用铁为阴极面,镍为阳极面的串联电解槽(外形似压滤机)来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气,阴极出氢气。该方法成本较高,但产品纯度大,可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供:①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等,②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂,③制取多晶硅、锗等半导体原材料,④油脂氢化,⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。二、水煤气法制氢用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气(C+H2O→CO+H2─热)。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氢量在80%以上的气体,再压入水中以溶去CO2,再通过含氨蚁酸亚铜(或含氨乙酸亚铜)溶液中除去残存的CO而得较纯氢气,这种方法制氢成本较低产量很大,设备较多,在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇,还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。三、由石油热裂的合成气和天然气制氢石油热裂副产的氢气产量很大,常用于汽油加氢,石油化工和化肥厂所需的氢气,这种制氢方法在世界上很多国家都采用,在我国的石油化工基地如在庆化肥厂,渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方采用(如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等)。四、焦炉煤气冷冻制氢把经初步提净的焦炉气冷冻加压,使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用(如前苏联的Ke Mepobo工厂)。五、电解食盐水的副产氢在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢。
Ⅹ 氢是什么 (具体资料!!!)
氢是一种化学元素,化学符号为H,原子序数是1,在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最细小的。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭,极易燃烧的双原子的气体,氢气是最轻的气体。它是宇宙中含量最高的物质. 氢原子存在于水, 所有有机化合物和活生物中.导热能力特别强,跟氧化合成水。在0摄氏度和一个大气压下,每升氢气只有0.09克重——仅相当于同体积空气重量的14.5分之一。
在常温下,氢比较不活泼,但可用催化剂活化。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。
名称, 符号, 序号:氢、H、1
系列:非金属
族, 周期, 元素分区:1族, 1, s
密度、硬度:0.0899 kg/m3(273K)、NA
颜色和外表:无色
Image:H,1.jpg
大气含量:10~4 %
地壳含量:0.88 %
原子属性
原子量:1.00794 原子量单位
原子半径:(计算值) 25(53)pm
共价半径:37 pm
范德华半径:120 pm
价电子排布:1s1
电子在每能级的排布:1
氧化价(氧化物):1(两性的)
晶体结构:六角形
物理属性
物质状态 气态
核内质子数:1
核外电子数:1
核电核数:1
质子质量:1.673E-27
质子相对质量:1.007
所属周期:1
所属族数:IA
摩尔质量:1
氢化物:无
氧化物:H2O
最高价氧化物:H2O
外围电子排布:1s1
核外电子排布:1
颜色和状态:无色气体
原子半径:0.79
常见化合价:+1,-1
熔点:14.025 K (-259.125 °C)
沸点:20.268 K (-252.882 °C)
摩尔体积:11.42×10-6m3/mol
汽化热:0.44936 kJ/mol
熔化热:0.05868 kJ/mol
蒸气压:209 帕(23K)
声速:1270 m/s(293.15K)
其他性质
电负性:2.2(鲍林标度)
比热:14304 J/(kg·K)
电导率:无数据
热导率:0.1815 W/(m·K)
电离能:1312 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
1H 99.985 % 稳定
2H 0.015 % 稳定
3H 10-15 % /
人造 12.32年 β衰变 0.019 3He
4H 人造 9.93696×10-23秒 中子释放 2.910 3H
5H 人造 8.01930×10-23秒 中子释放 ? 4H
6H 人造 3.26500×10-22秒 三粒中子
释放 ? 3H
7H 人造 无数据 中子释放? ? 6H?
核磁公振特性
1H 2H 3H
核自旋 1/2 1 1/2
灵敏度 1 0.00965 1.21
发现
16世纪末期,瑞士化学家巴拉采尔斯把铁放在硫酸中,铁片顿时和硫酸发生激烈的化学反应,放出许多气泡——氢气。但直到1766年,氢才被英国科学家卡文迪许(Henry Cavendish)确定为化学元素,当时称为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。(一说:1783年)1787年法国化学家拉瓦锡 (Antoine Lavoisier)证明氢是一种单质并给它命名。
名称由来
希腊语 hudôr(水) gennen (造成),意即“产生水”的物质。
中文原称“氢气”为“轻气”,“氢”属尔后新造之形声字。
日语循希腊语原义,称为“水素”.
分布
在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里,如果按重量计算,氢只占总重量的1%,而如果按原子百分数计算,则占17%。氢在自然界中分布很广,水便是氢的“仓库”——水中含11%的氢;泥土中约有1.5%的氢;石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中,氢气倒不多,约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中,按原子百分数来说,氢却是最多的元素。据研究,在太阳的大气中,按原子百分数计算,氢占81.75%。在宇宙空间中,氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。
制备
工业法有电解法、烃裂解法、烃蒸气转化法、炼厂气提取法。
纯化
随着半导体工业、精细化工和光电纤维工业的发展,产生了对高纯氢的需求。例如,半导体生产工艺需要使用99.999%以上的高纯氢。但是目前工业上各种制氢方法所得到的氢气纯度不高,为满足工业上对各种高纯氢的需求,必须对氢气进行进一步的纯化。氢气的纯化方法大致可分为两类(物理法和化学法),六种方法。
同位素
在自然界中存在的同位素有: 氕 (氢1)、氘 (氢2, 重氢)、氚 (氢3, 超重氢)
以人工方法合成的同位素有: 氢4、氢5、氢6、氢7
用途
氢是重要工业原料,如生产合成氨和甲醇,也用来提炼石油,氢化有机物质作为收缩气体,用在氧氢焰熔接器和火箭燃料中。在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属较之其他方法,产品的性质更易控制,同时金属的纯度也高。广泛用于钨、钼、钴、铁等金属粉末和锗、硅的生产。
由于氢气很轻,人们利用它来制作氢气球。氢气与氧气化合时,放出大量的热,被利用来进行切割金属。
利用氢的同位素氘和氚的原子核聚变时产生的能量能生产杀伤和破坏性极强的氢弹,其威力比原子弹大得多。
现在,氢气还作为一种可替代性的未来的清洁能源,用于汽车等的燃料。为此,美国于2002年还提出了“国家氢动力计划”。但是由于技术还不成熟,还没有进行大批的工业化应用。2003年科学家发现,使用氢燃料会使大气层中的氢增加约4~8倍。认为可能会让同温层的上端更冷、云层更多,还会加剧臭氧洞的扩大。但是一些因素也可抵销这种影响,如使用氯氟甲烷的减少、土壤的吸收、以及燃料电池的新技术的开发等。
氢是元素周期表中的第一号元素,元素名来源于希腊文,原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现,称之为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高,按原子组成占15.4%,但重量仅占1%。在宇宙中,氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素:氕、氘、氚。
氢在通常条件下为无色、无味的气体;气体分子由双原子组成;熔点-259.14°C,沸点-252.8°C,临界温度33.19K,临界压力12.98大气压,气体密度0.0899克/升;水溶解度21.4厘米³/千克水(0°C),稍溶于有机溶剂。
在常温下,氢比较不活泼,但可用合适的催化剂使之活化。在高温下,氢是高度活泼的。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢,如卤化氢、硫化氢等;金属元素的氢化物称为金属氢化物,如氢化锂、氢化钙等。
氢是重要的工业原料,又是未来的能源,也是最清洁的燃料.
最轻的气体——氢
氢是元素周期表中的第一号元素,它的原子是109个元素中最小的一个。由于它又轻又小,所以跑得最快,如果人们让每种元素的原子进行一场别开生面的赛跑运动,那么冠军非氢原子莫属。
氢气是最轻的气体,它的“体重”还不到空气的十四分之一,它的这种特点,很早就引起了人们的兴趣。在1780年时,法国一名化学家便把氢气充入猪的膀胱中,制成了世界上第一个、也是最原始的氢气球,它冉冉地飞向了高空。现在,人们是在橡胶薄膜中充入氢气,大量制造氢气球。
谦虚的化学家
早在十六世纪,瑞士的一名医生就发现了氢气。他说:“把铁屑投到硫酸里,就会产生气泡,像旋风一样腾空而起。”他还发现这种气体可以燃烧。然而他是一位着名的医生,病人很多,没有时间去做进一步的研究。
十七世纪时又有一位医生发现了氢气。那时人们的智慧被一种虚假的理论所蒙弊,认为不管什么气体都不能单独存在,既不能收集,也不能进行测量。这位医生认为氢气与空气没有什么不同,很快就放弃了研究。
最先把氢气收集起来并进行认真研究的是英国的一位化学家卡文迪什。
卡文迪什非常喜欢化学实验,有一次实验中,他不小心把一个铁片掉进了盐酸中,他正在为自己的粗心而懊恼时,却发现盐酸溶液中有气泡产生,这个情景一下子吸引了他,刚才的气恼心情全没了。他在努力地思考:这种气泡是从哪儿来的呢?它原本是铁片中的呢,还是存在于盐酸中呢?他又做了几次实验,把一定量的锌和铁投到充足的盐酸和稀硫酸中(每次用的硫酸和盐酸的质量是不同的),发现所产生的气体量是固定不变的。这说明这种新的气体的产生与所用酸的种类没有关系,与酸的浓度也没有关系。
卡文迪什用排水法收集了新气体,他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧,也不能帮助动物的呼吸,如果把它和空气混合在一起,一遇火星就会爆炸。卡文迪什是一位十分认真的化学家,他经过多次实验终于发现了这种新气体与普遍空气混合后发生爆炸的极限。他在论文中写道:如果这种可燃性气体的含量在9.5%以下或65%以上,点火时虽然会燃烧,但不会发出震耳的爆炸声。
随后不久他测出了这种气体的比重,接着又发现这种气体燃烧后的产物是水,无疑这种气体就是氢气了。卡文迪什的研究已经比较细致,他只需对外界宣布他发现了一种氢元素并给它起一个名称就行了,真理的大门就要向他敞开了,幸运之神就要向他微笑了。
但卡文迪什受了虚假的“燃素说”的欺骗,坚持认为水是一种元素,不承认自己无意中发现了一种新元素,真是非常可惜。
后来拉瓦锡听到了这件事,他重复了卡文迪什的实验,认为水不是一种元素而是氢和氧的化合物。在1787年,他正式提出“氢”是一种元素,因为氢燃烧后的产物是水,便用拉丁文把它命名为“水的生成者”。
不用汽油的汽车
你们见过不用汽油的汽车吗?
也许你们会问:汽车怎么会不用汽油呢?
原来,科学家们发现汽油燃烧后会放出二氧化碳,这样下去会对环境造成污染。就设想用另一种燃料来代替汽油,科学家们经过多次实验,终于发现氢气可以代替汽油。用氢气作燃料有许多优点,首先是干净卫生,氢气燃烧后的产物是水,不会污染环境,其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高。
在1965年,外国的科学家们就已设计出了能在马路上行驶的氢能汽车。我国也在1980年成功地造出了第一辆氢能汽车,可乘坐12人,贮存氢材料90公斤。氢能汽车行车路远,使用的寿命长,最大的优点是不污染环境。
为什么大气中没有氢气?
空气中含有很多气体,有氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等,却很少含有氢气,这是什么原因呢?
原来氢原子是各种原子中最轻最小的一个,由于它又轻又小,所以跑起来速度最快,它是原子中的“跑步冠军”。一个在星球上运动的物体,如果它的运动速度达到一定值,那么它就可以摆脱这个星球的引力而跑到太空中去,这个速度叫做逃逸速度。地球上的逃逸速度大约是11公里/秒。氢原子速度很快,大于这个逃逸速度,因此氢气都跑到了太空中,所以地球的大气中,几乎没有氢气。
气球的妙用
十月一日国庆节,举国欢庆。首都天安门前,五颜六色、大大小小的气球高高地浮在空中,迎风飘扬,翩翩起舞,十分好看,人们都说这是“白天的焰火”。
除了欢度节日,增加愉快的气氛之外,气球还有没有其他的用处呢?
科学家很早就给我们做出了回答。
在人类漫长的历史中,经受了无数次的洪水、干旱、地震等自然灾害。古时候人们都十分迷信,认为这些都是因为自己做错了什么事触怒了上天,所以上天降下灾祸。随着科学的发展,人们逐渐认识到并没有什么天神,这些都是自然现象,而且可以对它们进行预测。
在东汉时我国人民就能预测地震,但对于洪水,却一直无能为力。洪水一来就要淹没村庄,毁坏农田,有时甚至会危害人类。怎么才能对付洪水呢?科学家研究发现,洪水是由长时间下暴雨造成的,暴雨又是从雨云中降下的。这样,只要能观测到云层的厚度和水分,就可以预报天气,人们在听到暴雨来临的消息后就会做好预防措施。这样就减轻了洪水带来的危害。
可是,云朵都飘浮在高空,人类又没有翅膀,飞不到那样的高度,怎么办呢?
在化学家发现了氢气后,这个问题一下子解决了。人们造了好多个氢气球,让它们带上观测设备,这样,人们不用上天,就可以知道天空中云层的变化,从而做出准确的天气预报。
最近一段时间,气球又有了一种新用途,利用它携带干冰、碘化银等药剂升上天空,在云朵中喷撒,可以进行人工降雨。
比金子还要贵的水
前面介绍的是普通的氢,它的原子量是1,它还有两个“能干”的大“哥哥”氘(音刀)和氚(音川)它们的原子量分别是2和3。人们有时候也把它们称为“重氢”和“超重氢”,它们与氧结合生成的水分别叫重水和超重水。
水在地球上的总重大约是140亿亿吨,其中重水还不到万分之二。为了得到一公斤重水就要消耗掉6万度电和一百吨水,这比砂里淘金花的代价要大得多,因而重水的价格要比金子贵。大自然中的重水非常少,而超重水就更加少了,在宽广无际的大海里,连十亿分之一也找不到,只有靠人工的方法去制造。一般是把金属锂放在原子反应堆中,在中子的轰击下,使锂转变为氚,然后与氧化合生成超重水。制造一公斤超重水要消耗近十吨的原子能量,而且生产很慢,一个工厂一年也不过制造几十公斤超重水,所以超重水的价格比重水还要贵上万倍,比金子要贵几十万倍。
表面看来,重水和一般的水没有什么两样。但脾气却大不一样,如果你用重水养金鱼,没多久鱼便死了,用重水浸过的种子不会发芽。重水的“个头”也比水大,一立方米重水比一立方米普通的水要重105.6公斤。普通的水在零度时结冰,在100℃时沸腾;而重水在3.8℃时就变成了冰,人们把它叫做“热冰”。
虽然重水和超重水生产起来要花费很大代价,但人们还是在不断地制造着他们。这是什么缘故呢?
原来它们对人类也有很多好处。先说起重水,它有放射性,利用它的这个特性,科学家可以研究某些生物或化学过程的进展情况。比如让病人喝一点含有极少量超重水的茶,半小时后,就可以从尿中检查出放射性,一直到14天以后,放射性才消失,这说明水分在人体中停留的时间是14天。如果要研究某种化学过程中水的来龙去脉,但又不许加入别的东西来破坏化学反应,这时就可以在普通水中加入一些超重水,超重水流到哪儿,哪儿就出现放射性。科学家很容易用探测器测量出它的藏身之处。
重水是原子能工业中的重要角色,它是原子反应堆最好的减速剂和载热剂,用了它之后,就可以大大降低原子燃料的成分。重水还是重要的国防原料,氢弹就是用它来制造的,重氢在极高温度下会产生原子核的聚合反应,发生强烈的爆炸,它的能量相当于几千万吨烈性炸药。一个普通的氢弹就能轻而易举地炸毁一座城市。如果把它爆炸时放出能量全部转换成电能,人类几十年也用不完!
飞人之死
在十八世纪八十年代初,欧洲出现了热气球,人们用它已经把鸡、鸭、羊等动物送上了天空。可是,人们对它还是心存恐惧,没有人愿意乘气球离开地面。
1783年,法国国王在科学界的一致要求下批准了用气球送人上天的计划,但要送的却是两个死刑犯。
这个消息被一个勇敢的青年知道后,他想第一次上天是一项流芳百世的壮举,怎么能把这个千载难逢的机遇让给死刑犯呢?于是他找了一个跟他一样不怕死的青年,向国王请求让他们替下死刑犯,国王被他们的勇敢打动了,准许了他们的要求。
在1783年11月21日,这两个青年乘上热气球,成功地进行了第一次用气球载人飞行,他俩顿时成了新闻人物,人们在街头巷议中纷纷把他俩称作“飞人”。
第二年,他们又计划乘气球飞越英吉利海峡。这时人们已经制出了氢气球,他们决定、把氢气球和热气球组合在一起,同时乘坐两只气球飞向英国。
这一天,他们把两只气球绑在一起,然后升上了天空。不久之后,悲剧发生了,气球发生了爆炸,他们都在事故中遇难身亡。
气球为什么会爆炸呢?
这是因为热气球下面有一个火盆,是用来给空气加热,但氢气是一种易燃易爆的气体,它一见火星就会发生爆炸,因为缺乏对氢气的了解,导致了这场灾难的发生。
氢是元素周期表中的第一号元素,元素名来源于希腊文,原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现,称之为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高,按原子组成占15.4%,但重量仅占1%。在宇宙中,氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素:氕、氘、氚。
氢在通常条件下为无色、无味的气体;气体分子由双原子组成;熔点-259.14°C,沸点-252.8°C,临界温度33.19K,临界压力12.98大气压,气体密度0.0899克/升;水溶解度21.4厘米³/千克水(0°C),稍溶于有机溶剂。
在常温下,氢比较不活泼,但可用合适的催化剂使之活化。在高温下,氢是高度活泼的。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢,如卤化氢、硫化氢等;金属元素的氢化物称为金属氢化物,如氢化锂、氢化钙等。
氢是重要的工业原料,又是未来的能源。
元素符号:H
英文名称:Hydrogen
相对原子质量:1.00797
原子半径/Å: 0.79
电子构型: 1s1
原子体积/cm3/mol: 14.4
离子半径/Å: 0.012
共价半径/Å: 0.32
氧化态: Ⅰ
发现:
1766年, 在英国伦敦, 由 H. Cavendish 发现。
来源:
在宇宙中最丰富的元素,主要和氧结合,以水的形式存在与自然界,也存在于矿井、油和汽井之中。
用途:用于生产氨、乙醇、氯化氢、溴化氢、植物油和不饱和烃的氢化,火箭燃料,低温学研究等。
有两个同位素:氘(D)和氚(T)。