1. 化学问题
氢气
元素符号H,原子序数1,原子量1.0079,核外电子排布式为1s1,氢的电离能为1306.47kJ/mol,电负性为2.1。氢在元素周期表中位于第一周期第Ⅰ主族或第Ⅶ主族。氢在自然界中有三种同位素,氕、氘、氚,其中氢-1(1H,氕)相对丰度为99.985%,氢-2(2H,氘也叫重氢)相对丰度为0.016%,这两种氢是在自然界中稳定的同位素。从核反应中还找到质量数为3的同位素氢-3(3H,氚,也叫起重氢),它在自然界中含量极微。氢在自然界中主要以化合物存在,其中以水和碳氢化合物为主,在大气中含量极微(体积百分比为5×10-5%),在地壳里的丰度为0.76%。根据光谱分析在太阳和某些星球的大气中含有大量氢气。1776年,英国化学家卡文迪许用金属跟酸作用时发现了氢。氢原子是结构最简单的原子。氢是元素中最轻的元素。氢气的分子式为H2,氢气在通常状况下为无色、无气味的气体,氢气的密度为0.0899克/升,液氢的密度为0.070g/cm3,熔点-259.14℃,沸点-252.4℃,氢气是最轻的气体(密度最小),微溶于水(0℃时,每体积水溶解0.0214体积氢气)。氢气有最大的扩散速度,容易通过各种细小的空隙,如钢板。高扩散速度使氢气有高导热性。用氢气冷却物体比用空气冷却约快6倍。氢分子通过电弧或高温,都能离解成氢原子,氢原子在金属表面很快又结合成氢分子,同时放出大量的热,形成氢原子火焰,温度可高达3500℃。
氢气有可燃性,它在空气中燃烧生成水并放出大量的热,当空气中含4.1~75%(体积百分比)氢气时,点火则发生爆炸。氢气跟氧气按一定比例混和时即得爆鸣气,因此,点燃氢气前必须检验氢气的纯度,保证安全。氢气可以跟氟、氯、溴、碘、硫、氮等很多非金属化合生成气态氢化物,其中氢为+1价。氢气还能跟一些碱金属、碱土金属化合生成固态金属氢化物如:LiH、NaH、KH、CaH2、BaH2等,在这些化合物中氢为-1价。这些氢化物属于离子型化合物。氢气有还原性,在一定温度下,氢气可以从某些金属氧化物或非金属氧化物中夺取氧。用氢气可使氧化钨还原为金属钨。在一定温度下,也可从某些金属氯化物或非金属氯化物中夺取氯,使金属或非金属还原出来。氢气还可跟不饱和烃及其衍生物发生加成反应。钯和某些合金如LaNi5等能大量“吸收”氢气,在一定条件下氢气又可以被释放出来,因此钯和这些合金可用做氢气的储运材料。
氢气或氢氦混和气体可用来充填气球,氢气可用来制燃料电池,液氢和液氧可用做火箭的高能燃料,氢原子焰可用来焊接金属。利用氢气的还原性可用来冶炼金属或制纯硅。氢气是重要的化工原料,可用于合成氨、合成盐酸以及有机合成等。
氢气可用下列几种方法制取。(1)电解氢氧化钠水溶液,制得的氢气纯度较高(99.9%); (2)甲烷转化法,甲烷和水蒸气在高温和镍、钴催化作用下转化成氢气和一氧化碳;(3)水煤气法,用焦炭在高温下跟水蒸气反应;(4)离子型金属氢化物如氢化钙跟水反应;(5)用过渡金属络合物做催化剂,利用太阳能分解水制取氢气是发展氢能源的方向;(6)在实验室中常用锌跟稀硫酸或稀盐酸作用制取少量氢气。
氮气
国标编号 22005
CAS号 7727-37-9
分子式 N2
分子量 28.01
无色无臭气体;蒸汽压 1026.42kPa(-173℃);熔点-209.8℃;沸点-195.6℃;溶解性:微溶于水、乙醇;密度:相对密度(水=1)0.81(-196℃);相对密度(空气=1)0.97;稳定性:稳定;危险标记 5(不燃气体);主要用途 用于合成氨,制硝酸,用作物质保护剂、冷冻剂
2.对环境的影响:
一、健康危害
侵入途径:吸入。
健康危害:空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。吸入氮气浓度不太高时,患者最初感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,可进入昏睡或昏迷状态。吸入高浓度,患者可迅速出现昏迷、呼吸心跳停止而致死亡。潜水员深潜时,可发生氮的麻醉作用;若从高压环境下过快转入常压环境,体内会形成氮气气泡,压迫神经、血管或造成微血管阻塞,发生“减压病”。
二、毒理学资料及环境行为
危险特性:若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
燃烧(分解)产物:氮气。
3.现场应急监测方法:
4.实验室监测方法:
气相色谱法,参照《分析化学手册》(第四分册,色谱分析),化学工业出版社
5.环境标准:
美国车间卫生标准窒息性气体
6.应急处理处置方法:
一、泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
二、防护措施
呼吸系统防护:一般不需特殊防护。当作业场所空气中氧气浓度低于18%时,必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具。
眼睛防护:一般不需特殊防护。
身体防护:穿一般作业工作服。
手防护:戴一般作业防护手套。
其它:避免高浓度吸入。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。
三、急救措施
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。呼吸心跳停止时,立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。
灭火方法:本品不燃。用雾状水保持火场中容器冷却。
2. 氢气的化学式是什么
氢气的化学式是H₂。
氢气,化学式为H₂,分子量为2.01588,常温常压下,是一种极易燃烧的气体。无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体,氢气的密度只有空气的1/14。
即在1标准大气压和0℃,氢气的密度为0.089g/L。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体。氢气是相对分子质量最小的物质,还原性较强,常作为还原剂参与化学反应。
化学性质:
氢与碳形成的化合物,由于其与生物的关系,通常被称为有机物,研究有机物的学科称为有机化学,而研究有机物在生物中所起的作用的科学称为生物化学。
按某些定义,“有机”只要求含有碳。但大多数含碳的化合物通常都含有氢。这些化合物的独特性质主要是由碳氢键决定的。故有时有机物的定义要求物质含有碳氢键。
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