氢

    氢是一种化学元素，在宇宙诞生初期就大量存在。 在元素周期表中位于第一位，用H表示。其常规结构按粒子性来描述，可看成含有一个正价的质子与一个负价的电子组成稳定结构，两者被库仑定律束缚于氢原子内。

    自然界中，氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子，丰度为99.98%，这一类型最常见；氘(D)（又叫重氢），原子核内有1个质子，1个中子，丰度0.016%；氚(T)（又叫超重氢），原子核内有1个质子，2个中子，丰度0.004%。 氢元素所以被称为氢，是由其原子核内只有一个质子决定的。元素是由核内所含质子数不同进行区分的，与核内含有的中子数无关。但核内中子数的多寡，会影响到原子的稳定。
    一个氢原子的实际质量为1.674×10^-27千克；其直径数量级大约是10^-10米，在此尺度上，氢原子内部的 真实情况要通过波粒二向性来描述。
    其通常的单质形态是氢气，它无色无味无臭，由双原子分子组成，属性活跃，极易燃烧。若与氧气混合，稍有火星即会引起爆炸。氢气是最轻的气体。
    氢元素在自然界中分布很广，但以单质状态存在却很少。在接近地球表面的大气里更少。其在自然界中主要以化合物的状态存在。其中最多的就是水。动植物有机体、石油、天然气、煤以及某些矿物里，也都含有大量的氢。
    氢的元素符号是H，原子量是1，氢气的分子式是H₂，分子量是2。
    实验室里制取氢气一般用稀硫酸（H₂SO₄）或盐酸（HCI）做原料，通过一些活跃金属，将酸中的氢置换出来而得到游离态的氢气。实验室中常用金属锌（元素符号是Zn）来达到制氢目的。
    下图是在课堂上演示制取氢气的装置示意。左面瓶内放有少量鋅粒。当从长颈漏斗加进稀硫酸后，锌粒和硫酸发生作用，很快就有氢气从锌粒表面放出，用排水集气法可以把氢气收集在集气瓶里。

上课演示制氢装置

    因为氢气比空气轻，所以集满氢气的集气瓶，要用玻片盖好瓶口，倒置在桌上。
    在锌和稀硫酸的反应里，除了生成氢气外，还生成了另一种新物质叫做硫酸锌（它的分子式是ZnSO₄）。锌和稀硫酸反应的化学方程式是：

    上述制氢法只能供少量制备氢气。工业上大规模制取需采用另外的方法。
    因地球上含氢元素最丰富的化合物是水，所以工业制氢常用水为原料。制取方法大致有下面两类：
    第一类方法是用一种单质（某些金属或非金属）在高温下和水作用，例如把水蒸气通过红热的铁屑或煤炭等物质，就能产生氢气。其本质与实验室少量制氢一样，是种置换反应。它们反应的化学方程式分别是：

3Fe + 4H₂O（水蒸气） Fe₃O₄ + 4H₂↑
C + H₂O（水蒸气） CO↑ + H₂↑

    第二类方法是用电流把水分解，能高效地得到氢。这一方法，在今后的太空探索中非常重要。因为不但能得到清洁的能源，还能得到人类存活的必须品——氧气。

巩固练习
1、用足够数量的稀硫酸和13克锌作用，当锌完全作用后，能产生氢气多少克？解答