2、单质氢(Simple substance of hydrogen) H2 D2 H20 D20 标准沸点/℃ -252.8 -249.7 100.00 101.42 平均键焓/kJmo1 436.0 443.3 463.5 470.9 H,O和D,O之间沸点的差异反映了O···H一O氢键不如 O···D一O氢键强.相同化学环境下，键焓的差别在很大程度上 是由零点能的差别引起的。零点能低时键焓相对比较高，零点 能高时键焓相对比较低。 氢同位素造成的性质差别大得足以找到某些实际应用.例如， 由于D,O中D-O键的键焓相对比较高，电解速率应当低于H2O, 其结果是在电解水而得到的残液中得以富集. 6
H2O 和 D2O 之间沸点的差异反映了O· · ·H —O 氢键不如 O· · ·D—O氢键强. 相同化学环境下，键焓的差别在很大程度上 是由零点能的差别引起的。零点能低时键焓相对比较高，零点 能高时键焓相对比较低。 氢同位素造成的性质差别大得足以找到某些实际应用. 例如， 由于D2O中D–O键的键焓相对比较高，电解速率应当低于H2O， 其结果是在电解水而得到的残液中得以富集. H2 D2 H2O D2O 标准沸点/℃ –252.8 –249.7 100.00 101.42 平均键焓/ kJ•mol–1 436.0 443.3 463.5 470.9 2、单质氢（Simple substance of hydrogen） 6
制备(preparation) 1.H2 (1)实验室： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 普发生器 实验室制氢气中杂质来源与除去方法 H2S锌中含微量ZnS H2S +Pb2++2H2O>PbS +2HgO+ AsH3锌和疏酸中含微量As AsH3+3Ag2SO+3H2O>6Ag+HgAsO+3H2SO S02锌还原H2S04产生 S02+2KOH→K2S03+H20
1. H2: (1) 实验室： 制备（preparation） n 2 2 Zn 2H Zn H ＋ 实验室制氢气中杂质来源与除去方法 H2S + Pb2+ + 2H2O o PbS + 2H3O+ AsH3 锌和硫酸中含微量As AsH3+3Ag2SO4+3H2O o 6Ag+H3AsO3+3H2SO4 H2S 锌中含微量 ZnS SO2 锌还原 H2SO4 产生 SO2 + 2KOH o K2SO3 + H2O 7 http://beautifulchemistry.net/cn/reactions.html
制备(preparation) (2)工业上：a.电解(OH中)2H,0+2e→H2+20H 40H-4e→02+2H0 b.水煤气法 C+H,O=H,(g)+CO(g) c.烃裂解 CH4→C+H2 N2 NaH H2 12 (每年估计达 H2 CH4 1143K 1273K H2 500×109m3) pyrolysis elecrolysis photolysis H2 H2 H2 (3)在野外工作时，利用硅的两性和碱反应 Si+2NaOH+2H,O=Na,SiO,+2H,T
(2)工业上： - 2 2 - 2 2 2 2 a. (OH ) 2H O 2e H 2OH 4OH -4e O 2H O b. C H O H (g) CO (g) o o 电解 中 水煤气法 4 2 c. CH C H 烃裂解 o 制备（preparation） H2O H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 N2 NaH C 1273 K CH4 1143 K pyrolysis elecrolysis photolysis Si 2NaOH 2H2O Na 2SiO3 2H2 n (3) 在野外工作时，利用硅的两性和碱反应 (每年估计达 500×109m3) 8
当今制氢最经济的原料是煤和以甲烷为主要成分 的天然气，而且都是通过与水（最廉价的氢资源)的 反应实现的。 水蒸气转化法 CHa(g)+HzO(g)-1273K 3 H2(g)+CO(g) 其中产物氢的三分之一来自水。 水煤气反应 C(s)+H20(g)1273K H2(g)+CO(g) 其中产物氢的百分之百来自水， H2(g)+CO(g)就是水煤气，可做工业燃料，使用时不必分 离。但若为了制氢，必须分离出C0。 >可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂，CO变成 C02,然后在2X106下用水洗涤C02和H2的混合气体，使C02 溶于水而分离出H2 CO+H2 +H2O(g) 人 Fe203一 C02+2H2 >723K 9
当今制氢最经济的原料是煤和以甲烷为主要成分 的天然气，而且都是通过与水（最廉价的氢资源）的 反应实现的。 水蒸气转化法 CH4(g) + H2O(g) 3 H2(g) + CO(g) 1 273 K 其中产物氢的三分之一来自水. 水煤气反应 C (s) + H2O(g) H2(g) + CO(g) 1 273 K 其中产物氢的百分之百来自水. H2(g) + CO(g) 就是水煤气，可做工业燃料，使用时不必分 离。但若为了制氢，必须分离出CO。 ¾ 可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂， CO变成 CO2 ，然后在 2×106 下用水洗涤 CO2 和 H2 的混合气体，使 CO2 溶于水而分离出 H2 . CO + H2 + H2O(g) CO2 + 2 H2 Fe2O3 > 723 K 9
我国已建成大型制氢设备 大容量电解槽体 H2 大型制氢站 氢气纯化装置 氢气储罐群 10
大容量电解槽体 大型制氢站 氢气纯化装置 氢气储罐群 我 国 已 建 成 大 型 制 氢 设 备 H2 10