实验专栏：探究氢气在空气中的爆炸极限

【实验专题】

探究氢气在空气中的爆炸极限 湖北省石首市文峰中学 刘 涛

从网络上查询到：日本福岛核电站因地震在2011年发生了核泄漏，核电站机组发生了数次氢气爆炸事故，这是氢气从反应堆燃料罐中释放出来，与厂房内空气中的氧气混合发生反应的结果。某兴趣小组详细了解福岛核电站核泄漏事故，并围绕着“氢气在空气中的爆炸极限”进行实验探究，记录的现象和数据如下表所示：

H2体积分数（%） 5 空气体积分数（%） 95 点燃时现象 不燃不爆 H2体积分数（% ） 50 空气体积分数（%） 50 点燃时现象 强爆炸 10 90 弱爆炸 60 40 强爆炸 20 80 强爆炸 70 30 弱爆炸 30 70 强爆炸 80 20 安静燃烧 40 60 强爆炸 90 40 安静燃烧 湖北省石首市文峰中学 刘 涛 434400

【查阅资料】任何可燃性气体或可燃性粉尘与空气（或氧气）充分混合并达到一定浓度时，

遇到火源就会发生爆炸。经实验测定，这些可燃物质与空气所形成的爆炸混合物所能发生爆炸的体积分数范围，这个范围叫做爆炸极限。

【变流与讨论】⑴点燃氢气和氧气的混合物 ① （是否）一定会发生爆炸。因此使用氢气时要特别注意安全。点燃氢气前，一定要检验 ② 。

⑵用导管点燃纯净的氢气（如图），安静燃烧发出 ③ 火焰，烧杯壁有小水珠生成，写出该反应的化学方程式为 ④ ，该反应基本类型为 ⑤ 。因此氢气是未来最清洁的绿色燃料。

⑶若用排水法收集一小试管氢气并点燃，如果发出“噗”的声音，表明收集的氢气已纯净，根据上述实验事实来分析“氢气已纯净”的真实含义是 ⑥ 。

【归纳结论】小组成员可根据上述实验中记录的现象和数据，可以得出氢气在空气中的爆炸极限约为 ⑦ ，超过爆炸极限就不会爆炸，即可安全燃烧。 【反思与评价】

⑴下列关于氢气在氧气或空气中燃烧的说法，其中正确的是 ⑧ （填序号） A．点燃氢气和空气的混合气体不一定会发生爆炸 B．点燃氢气前不一定要检验氢气的纯度

1 / 3

实验专栏：探究氢气在空气中的爆炸极限

C．点燃空气中氢气的体积分数在30%的混合气体会发生爆炸 D．只有绝对纯净的氢气，点燃后才不会发生爆炸

⑵近年来煤矿瓦斯爆炸事故频发(主要是甲烷气体燃烧爆炸)。为了预防煤矿瓦斯爆炸事故应，你认为采取的安全措施有 ⑨ 。

【拓展与迁移】若将氢气和氧气的体积按它们生成水时的化学计量数之比进行混合时，爆炸最剧烈，产生威力最大。则氢气在空气中的体积分数约为 ⑩ 时爆炸最为剧烈。 【参考答案】①不；②氢气纯度；③淡蓝色；④2H2+O22H2O；⑤化合反应；⑥此时氢气的体积分数已经超过了爆炸上限，可以安全点燃；⑦10%～70%；⑧AC；⑨严禁烟火，保持通风，及时检测甲烷的浓度；⑩28.6%。 【中考题原创】

小小氢气球爆炸十分危险

【资料背景】根据我国有关规定，储运气体及充灌、回收气球必须严格遵守消防、危险化学品安全使用管理等有关规定。制作气球应当灌充安全的氦气等惰性气体。但是因为氢气比氦气便宜，目前，市场上售卖的玩具气球基本用氢气替代氦气来降低成本，这样会引起氢气球爆炸等安全隐患。 【新题速递】

1．根据我国有关规定：氢气球有危险，不可作为玩具。则回答： ⑴下列有关突发事件处置措施的叙述中不合理的是（ ） A．氢气易燃易爆，氢气球等漂浮物造成电网短路停电 B．严禁氢气球、孔明灯等漂浮物闯入安全行车区域 C．明文规定乘客们不得携带氢气球等易燃易爆物

D．氢气是最清洁的燃料，氢气球悬挂在电网上不要太在意

⑵使用稀有气体氦气，填充气球或飞艇，则氦气的化学式为 ，气球中充入氦气要比氢气安全可靠，这是利用氦气的性质为 。

2．铁路公安提醒：氢气球等“漂浮物”挡道隐患不容小视，影响火车正常运行，相关责任人要承担法律责任。氢气在燃烧时的微观示意图如下图所示，请回答：

⑴通过阅读图示，你获得的信息是 （写一条即可）。

⑵纯净的氢气在空气中安静燃烧，产生 色火焰，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，杯壁上有 生成；若点燃不纯净的氢气时 （填“可能”或“一定”）会发生爆炸，因此点燃前要 。

⑶请你根据图示写出氢气燃烧的化学方程式为 ，该反应的基本类型为 。氢气燃烧与氢气爆炸的反应原理 （填“是”或“否”）一样。 【参考答案】1．⑴D；⑵He；化学性质不活泼（稳定）；2．⑴化学变化是反应物分子破裂，

2 / 3

点燃实验专栏：探究氢气在空气中的爆炸极限

重新组合成生成新分子的过程；化学反应前后，分子变化而原子的种类不变；原子在化学变化不可再分等；⑵淡蓝；小水珠；可能；检验纯度；⑶2H2+O22H2O；化合反应；是。

点燃3 / 3