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Deuterium、Heavyhydrogen．

毒性·

安全防护

　　重氢无毒，有窒息性。

重氢有易燃易爆性，所以对此须引起足够的重视。

其它参见氢

氢的发现和氢的性质的研究

　　在18世纪末以前，曾经有不少人做过制取氢气的实验，所以实际上很难说是谁发现了氢，即使公认对氢的发现和研究有过很大贡献的卡文迪许本人也认为氢的发现不只是他的功劳。

早在16世纪，瑞士著名医生帕拉塞斯就描述过铁屑与酸接触时有一种气体产生；

17世纪时，比利时著名的医疗化学派学者海尔蒙特（vanHelmont，J.B.1579-1644）曾偶然接触过这种气体，但没有把它离析、收集起来。

　　波义耳虽偶然收集过这种气体，但并未进行研究。

他们只知道它可燃，此外就很少了解。

1700年，法国药剂师勒梅里（Lemery，N.1645-1715）在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。

最早把氢气收集起来，并对它的性质仔细加以研究的是卡文迪许。

　　1766年卡文迪许向英国皇家学会提交了一篇研究报告《人造空气实验》，讲了他用铁、锌等与稀硫酸、稀盐酸作用制得“易燃空气”（即氢气），并用普利斯特里发明的排水集气法把它收集起来，进行研究。

他发现一定量的某种金属分别与足量的各种酸作用，所产生的这种气体的量是固定的，与酸的种类、浓度都无关。

他还发现氢气与空气混合后点燃会发生爆炸；

又发现氢气与氧气化合生成水，从而认识到这种气体和其它已知的各种气体都不同。

但是，由于他是燃素说的虔诚信徒，按照他的理解：

这种气体燃烧起来这么猛烈，一定富含燃素；

硫磺燃烧后成为硫酸，那么硫酸中是没有燃素的；

而按照燃素说金属也是含燃素的。

所以他认为这种气体是从金属中分解出来的，而不是来自酸中。

他设想金属在酸中溶解时，“它们所含的燃素便释放出来，形成了这种可燃空气”。

他甚至曾一度设想氢气就是燃素，这种推测很快就得以当时的一些杰出化学家舍勒、基尔万（Kirwan，R.1735-1812）等的赞同。

由于把氢气充到膀胱气球中，气球便会徐徐上升，这种现象当时曾被一些燃素学说的信奉者们用来作为他们“论证”燃素具有负重量的根据。

但卡文迪许究竟是一位非凡的科学家，后来他弄清楚了气球在空气中所受浮力问题，通过精确研究，证明氢气是有重量的，只是比空气轻很多。

他是这样做实验的：

先把金属和装有酸的烧瓶称重，然后将金属投入酸中，用排水集气法收集氢气并测体积，再称量反应后烧瓶及内装物的总量。

这样他确定了氢气的比重只是空气的9%.但这些化学家仍不肯轻易放弃旧说，鉴于氢气燃烧后会产生水，于是他们改说氢气是燃素和水的化合物。

　　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。

这时氧气业已发现，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疑义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汽，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

一原始氢气生产方法：

　　原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气，大部分分布在宇宙空间内和大的星球中，是恒星的核燃料，是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。

地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。

只有它的化合物。

二人造氢气生产方法：

　　可分为以下几种

⒈工业氢气生产方法：

　　⑴由煤和水生产氢气（生产设备煤气发生设备，变压吸附设备）

　　⑵有裂化石油气生产（生产设备裂化设备，变压吸附设备，脱碳设备）

　　⑶电解水生产（生产设备电解槽设备）

　　⑷工业废气。

　　⒉民用氢气生产方法：

　　⑴氨分解（生产设备汽化炉，分解炉，变压吸附设备）

　　⑵由活泼金属与酸（生产设备不锈钢或玻璃容器设备）

　　（3）强碱与铝或硅（生产设备充氢气球机设备）一般生产氢气球都用此方法。

　　（4）甲醇裂解（生产设备导热油炉，甲醇汽化裂解设备，变压吸附装置）一般用氢气量较大化工厂均用此方法。

　　⒊试验室氢气生产方法：

　　硫酸与锌粒（生产设备启普发生器）

　　4.其他

（1）由重水电解。

（2）由液氢低温精镏。

编辑本段氢气的制取方法

　　一、实验室制法

　　1.用锌与稀盐酸反应

　　Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

　　注意：

这里不用盐酸是因为盐酸反应会挥发出氯化氢气体，制得的气体含有氯化氢杂质。

　　2.用铝和氢氧化钠反应制取

　　　2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

二、工业制法

　　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。

利用电解饱和食盐水产生氢气

　　如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

　　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BatanRougo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KeMepobo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。

像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。

　　利用电解饱和食盐水产生氢气

　　　如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

　　六、酿造工业副产

　　用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。

　　七、铁与水蒸气反应制氢

　　但品质较差，此系较陈旧的方法现已基本淘汰

　　其他

　　工业上用水和红热的碳反应

　　C+H2O=高温=CO+H2

　　用铝和氢氧化钠反应制取

三、制取氢气的新方法

　　1.用氧化亚铜作催化剂并用紫外线照射从水中制取氢气。

　　2.用新型的钼的化合物做催化剂从水中制取氢气。

　　3.用光催化剂反应和超声波照射把水完全分解的方法。

　　4.陶瓷跟水反应制取氢气。

　　5.生物质快速裂解油制取氢气。

　　6.从微生物中提取的酶制氢气。

　　7.用细菌制取氢气。

　　8.用绿藻生产氢气。

　　9.有机废水发酵法生物制氢气。

　　10.利用太阳能从生物质和水中制取氢气。

　　利用太阳能从生物质和水中制取氢气是最佳的制取氢气的方法。

理由是太阳能能量巨大、取之不尽、用之不竭、而且清洁、无污染、不需要开采、运输。

怎样制取氢气的成本就大大降低。

　　11.用二氧化钛作催化剂,在激光的照射下,让水分解成氢气和氧气.

　　12.硼和水在高温下反应制取氢气，化学方程式为2B+6H20=====高温=====2B（OH）3+3H2↑

氢气的可燃性

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（以防点燃产生氢气的试管）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）