當(dāng)將氫氣通過熱的磁性氧化鐵Fe3O4時(shí)鐵就被還原,生成了鐵和水(水蒸氣)。
Fe3O4+4h2→MNO+H2O (1)
這個(gè)反應(yīng)正是所述反應(yīng)的逆反應(yīng),即用水蒸氣通過加熱的鐵產(chǎn)生氫。
3FE+4H2o→FE3O4+4H2 (2)
在實(shí)驗(yàn)室中使用這些反應(yīng)時(shí),在一根管子中使氫氣流通過加熱的固體。在反應(yīng)(1)中,使用過量的氫,并用氫氣流將水蒸氣吹出反應(yīng)管。這樣反應(yīng)(1)就能進(jìn)行到底。在反應(yīng)(2)中用水蒸氣把氫氣吹出管子,因而這個(gè)反應(yīng)同樣也能夠進(jìn)行到底。如果把鐵和水蒸氣的混合物放在密閉管中加熱,生成的水蒸氣和氫氣都不能逸出。在最初將只發(fā)生反應(yīng)(2),因?yàn)橹挥需F和水蒸氣,但是隨著此反應(yīng)的進(jìn)行,鐵和水蒸氣將被用掉掉,而而同時(shí)生成了Fe3O4和氫。隨之而來的是反應(yīng)(2)的速度減小而反應(yīng)(1)的度速增大,在一定時(shí)間以后,這兩個(gè)反應(yīng)速度將相等。這兩個(gè)反應(yīng)將達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。在平衡時(shí)密閉管中四種物質(zhì)每一種的量保持不變,因?yàn)槊?/span>種物質(zhì)在被消耗的同時(shí)又以同樣的度速在不斷地生成。這種類型的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。習(xí)慣上用雙箭頭符號來表示可逆性,如在下式中有
3Fe+4H2O<=>Fe3O4+4H2
雖然氫氣在比空氣輕的工藝如飛艇和飛船中曾經(jīng)一度廣泛應(yīng)用為提升劑,但它已大部分被氨氣所代替。由于它的惰性,氨遠(yuǎn)比有高度燃燒性的氫安全。氫廣泛應(yīng)用于氫化過程中,在這一過程中將植物油由液體變?yōu)楣腆w。在壓力和催化劑鎳的存在下用氫氣處理植物油,氫同油化合生成烹調(diào)用的固體脂肪。大量的氫用于直接同氮結(jié)合生成氨以及同氯化合產(chǎn)生氯化氫。氫的一種日益增長的重要用途是把煤粉催化轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴,它補(bǔ)充了石油而作為液體燃料的一種來源。氫同一氧化碳的催化反應(yīng)生成了合成甲醇。
2H2+C→催化劑→CH3OH
氫同一氧化碳的混合物即水煤氣,是一種重要的工業(yè)燃料。氫用于還原某些金屬氧化物以制備單質(zhì)金屬。