在常溫下氫的化學性質(zhì)是較不活潑的,但在加熱時它能參加許多化學反應。
1.同氧的反應 點燃氫和氧的混合物時發(fā)生了一種劇烈的反應,生成了水。
2H2+O2→2H2O+熱
由于反應很激烈往往號引起爆炸。因此在處理氫氣(或任何其它可燃性氣體)時必須極為小心。在某些條件下氫可以燃燒而不發(fā)生爆炸。氫在空氣或氧氣中燃燒時生成水,這個事實可以使氫氣流在一只倒置的冷且干燥的燒杯中燃燒(圖9-4)來加以證明。
氫在純氧中有很高的燃燒熱,使用氫氧吹管有可能達到2800°的高溫。這種吹管的熱焰能夠用來“切割”許多金屬的厚板。
當雙原子分子組成的氫氣通過電弧時,氫吸收了能量使雙原子分子分解為單原子的氫。
H2+熱→2H
氫的單個原子彼此互相碰撞時容易重新結(jié)合起來,同時釋放出分子在電弧中被分解時所吸收的熱。
2H→H2+熱
在這個反應中釋放出的能量,加上氫在純氧中燃燒釋放出的能量被用作原子氫焰中(圖9-5)。這種火焰用于切割和焊接熔點高達5000°的金屬。
2.同氣以外的非金屬反應 在適當?shù)臈l件下氫同氧以外的一些非金屬直接化合形成共價化合物。
H2+F2→2HF(氯化氫)
H2+C12→2HC1(氯化氫)
H2+Br2→2HBr(溴化氫)
H2+I2→2HI(碘化氫)
H2+S→H2S(硫化氫)
3H2+N2→2NH3(氨)
3.同某些金屬的反應 氫也同一些活潑金屬反應生成晶狀的離子型氫化物。在這些化合物中氫成為陰離子H-。
2Li+H2→2LiH(氫化鋰) Ca+H2→CaH2(氫化鈣)
反應是放熱的,所得到的氫化物對熱是較穩(wěn)定的,但同水劇烈反應。
4.同化合物的反應 氫同許多金屬氧化物在加熱的情況下反應,生成單質(zhì)金屬和水。舉例來說,當將氫氣通過加熱的氧化銅(II)時生成銅和水。
Cuo+H2→Cu+H2o
這是氧化一還原反應的一個例子。這里,氫從氧化銅中取代了氧,所發(fā)生的化學變化叫做還原。氫分子起著還原劑的作用,毎一個原子失去一個電子,因此它被氧化。氧化銅(II)中的氧從氫取得電子,因而使氫被氧化,所以氧化銅(II)是氧化
劑。還原過程和氧化過程總是同時發(fā)生的。
氫也可以同某些金屬氧化物反應,使它們還原成較低的氧化物。
Mno+h2→Mno+H2O