氢气:
氢气(Hydrogen)是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准大气压,0℃下,氢气的密度为0.0899g/L。所以氢气可作为飞艇的填充气体(由于氢气具有可燃性,安全性不高,飞艇现多用氦气填充)。氢气主要用作还原剂。
氢气的性质:1、
氢气的物理性质
在通常状况下,氢气是一种无色、无味的气体。氢气难溶于水。氢气是所有气体中密度最小的一种气体。标准状况下,氢气的密度是0.0899克/升。在101kPa下,温度为-252.87℃时,氢气可转变为无色的液体;-259.1℃时变为雪状固体。
2、
氢气的化学性质(可燃性)①纯净的氢气在空气中可以安静的燃烧,产生淡蓝色火焰,罩在火馅上方的干冷烧杯壁上有水雾出现,接触烧怀的手感到发烫,说明该反应生成水,并放出大量热。
反应的化学方程式为2H
2+O
22H
2O
②不纯的氧气(混有空气或氧气)点燃时极易爆炸,因此使用氢气时一定要注意安全,点燃前一定要先检验氢气的纯度
氢气和氧气的比较:
类别 |
氢气 |
氧气 |
物理性质 |
无色、无味、气体 比空气小,氢气是最轻的气体 难溶于水 |
无色、无味、气体 比空气略大 不易溶于水 |
检验 |
点然时,发出淡蓝色火焰,罩在火焰上方的干冷烧杯内壁上出现水珠 |
用带火星的木条检验,木条复燃 |
化学性质 |
①常温下性质稳定 ②可燃性:在点燃条件下燃烧,但不能支持燃烧 |
①化学性质比较活泼 ②助燃性:支持燃烧,但其本身无可燃性 ③氧化性:在氧化反应中提供氧 |
自燃:
1. 概念:自燃是由缓慢氧化引起的自发燃烧。如果缓慢氧化产生的热量不能及时散失,就会越积越多,当温度升高到可燃物的着火点时,如果再遇到氧气就会引起自发的燃烧,这就是自燃。
爆炸:
1. 概念:通常说的爆炸指可燃物拒有限空间内急速燃烧,短时间内聚积大量的热量,使气体体积迅速膨胀引起的爆炸。
自燃:
露在地表的煤层,由于气候炎热,发生缓慢氧化反应而导致自燃。
贮存棉花、饲草的仓库,沾满机器油的破布、棉丝等堆积时间长了,通风不好有时就会自燃。在干燥的季节,森林也会自燃。
在坟地里出现“磷火”也是一种自燃现象。
人和动物机体里含磷的有机物腐败分解能生成磷化氢气体。这种气体着火点很低,接触空气就会自燃。在缺乏科学知识的时代,常把这种自燃现象说成是“鬼火”。
平时将白磷浸泡在冷水里,防止自燃。白磷的着火点低(40℃),可用它做自燃实验。取出少许白磷溶解在二硫化碳中,然后把溶液倒在滤纸上,待二硫化碳挥发后,白磷在滤纸上与空气中氧气充分接触就会自燃。
爆炸:
爆炸是我们日常生活中常见的观象,但有的爆炸仅仅是由物理变化引起的,如轮胎爆炸;有螳爆炸则是由化学变化引起的,如火药爆炸,汽油、液化气等燃料的爆炸等。其中,由化学变化引起的爆炸是学习的重点,这种类型的爆炸主要是由于:
①在有限的空间 (如炸弹)内,发生急速的燃烧,短时问聚积大量的热,使气体的体积迅速膨胀;
②氧气的浓度高,或者可燃物 (气体、粉尘)与氧气的接触面积很大,燃烧范围广,周围的空气迅速猛烈膨胀。防止这类爆炸的方法:通风,禁止烟火等。
燃烧,缓慢氧化,自燃,爆炸(由化学变化引起)的比较:
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燃烧 |
缓慢氧化 |
自燃 |
爆炸 |
概念 |
可燃物与氧气发生的一种发光放热的剧烈的氧化反应 |
缓慢进行的氧化反应 |
由缓慢氧化引起的自发燃烧 |
可燃物在有限空间内发生的急速燃烧 |
能量变化 |
放热明显 |
放出热量随时散失 |
放热明显 |
放热明显 |
温度 |
达到可燃物的着火点 |
未达到可燃物的着火点 |
达到可燃物的着火点 |
达到可燃物的着火点 |
是否发光 |
发光 |
无明显发光现象 |
发光 |
发光 |
联系 |
均属于氧化反应,均放出热量 |
易燃易爆物的安全知识:
(1)易燃物:一般来说,易燃物指的是那些易燃的气体和液体,容易燃烧、自燃或遇水可以燃烧的固体,以及一些可以引起其他物质燃烧的物质等。常见的有硫;磷、酒精,液化石油气、氢气、乙炔、沼气、石油产品、面粉、棉絮等。
(2)易爆物:指的是那受热或受到撞击时.容易发生爆炸的物质。
(3)一些与燃烧和爆炸有关的图标:
(4)再生产、运输、使用、储存易燃、易爆物时的注意事项:
①对厂房和仓库的要求:与周围建筑物间有足够的防火距离。车间,仓库要有防火、防爆、通风、静电除尘、消防等器材设备,严禁烟火,杜绝一切可能产生火花的因素。容器要求:要牢固、密封、警示标志明显且要注明物品名称、化学性质、注意事项。
③存放要求:单存、单放、远离火种:注意通风。
④运输要求:轻拿轻放、勿撞击。
⑤工作人员要求:严禁烟火、人走电断。
火灾自救及逃生策略:(1)可燃性气体泄漏时的注意事项当室内天然气、液化石油气、煤气泄漏后室内充满可燃性气体.在此环境中打电话或打开换气扇开关,可能产生电火花,造成爆炸、所以应先关闭总阀、开窗通风,并在杜绝一切明火的同时,查找泄露的原因。
(2)火灾自救策略
①迅速找到安全通道;
②火灾时上层空气中氧气少,毒气浓度大,所以要匍匐前进:
③房间发生火灾时不能随时开门开窗,开门开窗会增加氧气量,使火势更加凶猛;
④火灾时,会产生大量浓烟,使人窒息,因此最好用湿布捂住口鼻;
⑤在山林中遇到火灾时,应逆风而跑,因为顺着风更容易被烧伤或发生危险。
爆炸极限:(1)概念:可燃性气体在空气中达到一定浓度时,遇到明火会发生爆炸,人们把容易导致爆炸的空气中可燃性气体的体积分数范围,称为该气体的爆炸极限。
①当可燃性气体在混合气体中的含量高于爆炸极限的上限时,可燃性气体可以安静地燃烧;而低于爆炸极限的下限时,则无法燃烧。
②我们通常所说额可燃性气体检验纯度,其实就是检验可燃性气体有没有达到爆炸极限,只要超过爆炸极限的上限,可燃性气体就可以安静的燃烧。
(2)几种常见物质的爆炸极限
可燃物 |
爆炸极限 |
甲烷 |
5%-15% |
丙烷 |
2.2%-9.5% |
乙醇 |
3.4%-19% |
氢气 |
4.0%-75% |
一氧化碳 |
12.5%-74% |
液化气 |
2.0%-12% |
水煤气 |
7.0%-72% |
粉尘爆炸实验:(1)实验装置及步骤
下面是模拟粉尘爆炸的一个实验:如下图所示,在无盖小塑料筒里放入干燥面粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住金属筒,迅速鼓入大量空气,不久,便会听到“砰”的一声,爆炸的气浪将金属筒的塑料盖掀起。
(2)现象:砰的一声响,伴随着一团火光产生,放热,塑料盖被掀起。
(3)分析:面粉被吹起,与空气充分接触,又被蜡烛点燃,在有限空间内发生急剧地燃烧,并让出大量热,产生的气浪将塑料盖掀起,说明可燃物的粉尘在有限的空间内急剧燃烧,能发生爆炸。
概述: 一氧化碳(CO)纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。分子量28.01,密度1.250g/l,冰点为-207℃,沸点-190℃。在水中的溶解度甚低。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
物理性质:通常状况下,是一种没有颜色,气味的气体,比空气略轻难溶于水。
化学性质: (1)可燃性:2CO + O
22CO
2 (2)还原性:
一氧化碳还原氧化铜:CO+ CuO
Cu + CO
2 一氧化碳还原氧化铁:3CO+ Fe
2O
32Fe + 3CO
2 一氧化碳还原四氧化三铁:4CO+ Fe
3O
43Fe + 4CO
2 (3)毒性:
CO极易和血液中的血红蛋白结合,从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合,造成生物体内缺氧,严重时危及生命。CO有剧毒,人在CO的体积分数达到 0.02%的空气中持续停留2—3h即出现中毒症状,因此我们使用煤、燃气热水器时要装烟囱,注意室内通风。
用途: 用作燃料,冶炼金属。
一氧化碳和氢气的比较
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颜色状态 |
无色,无味气体 |
无色,无味气体 |
密度 |
1.250g/l(略小于空气) |
0.089g/l(最轻的气体) |
可燃性 |
有可燃性 2CO+O22CO2 |
有可燃性 2H2+O22H2O |
还原性 |
有还原性 CO+CuOCu+CO2 |
有还原性 H2+CuOCu+H2O |
毒性 |
剧毒 |
无毒 |
鉴别方法 |
根据燃烧产物的不同鉴别 |
H2、CO、C的比较
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H2 |
C |
CO |
可燃性 |
化学方程式 |
2H2+O22H2O |
C+O2CO2; 2C+O22CO |
2CO+O22CO2 |
反应现象 |
淡蓝色火焰,放热,生成 无色液体 |
发光,放热 |
蓝色火焰,放热, 生成的无色气体 能使澄清石灰水 变浑浊 |
还原性 |
方程式 |
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反应现象 |
黑色固体变红,生成无色液体,管口有水珠 |
黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变洪浑浊 |
黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变浑浊 |
装置图 |
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装置要点 |
试管口略向下倾斜,导管贴试管上臂至药品上方,试管口没有橡皮塞 |
试管口略向下倾斜,导管刚过橡皮塞 |
多余的CO要进行尾气处理(如点燃) |
主要步骤 |
通H2→加热→停止加热→停止通H2 |
反应结束后,先将导管从液体中取出,再停止加热 |
通CO→加热→停止加热→停止通CO |
优点 |
反应条件低,生成物是水,不污染环境 |
原料便宜,操作简便 |
反应条件低 |
缺点 |
不安全,操作复杂 |
反应条件高,生成物不易提纯 |
不安全,操作复杂,有毒 |
用途 |
作工业原料,作高能燃料,冶炼金属 |
作燃料,冶炼金属, |
作燃料,冶炼金属, |
注意:
(1)三种物质燃烧的现象有所不同,但不能根据火焰去鉴别CO和H
2 (2)在还原CuO的实验中,必须对多余的CO进行处理
概述: 碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。
碳的存在形式: 碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。
碳的化学性质:1.稳定性:在常温下碳的化学性质稳定,点燃或高温的条件下能发生化学反应
2.可燃性:
氧气充足的条件下:C+O
2CO
2 氧气不充分的条件下:2C+O
22CO
3.还原性:
木炭还原氧化铜:C+2CuO
2Cu+CO
2↑
焦炭还原氧化铁:3C+2Fe
2O
34Fe+3CO
2↑
焦炭还原四氧化三铁:2C+Fe
3O
43Fe+2CO
2↑
木炭与二氧化碳的反应:C+CO
2CO
碳”与“炭”的区别:“碳”是一种核电荷数为6的非金属元素,而“炭” 一般是指由石墨的微小晶体和少量杂质组成的混合物,如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。在说明碳元素时,用“碳”表示,如碳单质、二氧化碳、碳酸等;在说明含石墨的无定形碳时,用“炭”表示,如木炭、焦炭等。
碳燃烧生成物的判断:氧气量充足时,碳充分燃烧:C+O
2CO
2 氧气量不充足时,碳不充分燃烧:2C+O
22CO
mg碳与ng氧气反应:
①
时,生成物只有CO,且O
2有剩余;
②
时,恰好完全反应生成CO
2;
③
时,生成物既有CO
2,也有CO;
④
时,恰好完全反应生成CO;
⑤
时,生成物只有CO,且C有剩余。
碳单质及其化合物间的转化:(1)C+2CuO
2Cu+CO
2↑
(2)C+O
2CO
2(3)3C+2Fe
2O
34Fe+3CO
2↑
(4)2C+O
22CO
(5)CO
2 + H
2O===H
2CO
3(6)H
2CO
3==CO
2 + H
2O
(7)2CO + O
22CO
2 (8)C+CO
22CO
(9)3CO + Fe
2O
32Fe + 3CO
2 (10)CO+ 2CuO
2Cu + CO
2 (11)Ca(OH)
2 + CO
2====CaCO
3↓+ H
2O
(12)CaCO
3+2HCl==CaCl
2+CO
2↑+H
2O
(13)CaCO
3CaO+CO
2
(14)CaO+H
2O==Ca(OH)
2(15)C
2H
5OH+3O
22CO
2+3H
2O
(16)CH
4+O
2CO
2+2H
2O