化学氢气流吹肥皂泡资料

化学氢气流吹肥皂泡资料

氢气流吹肥皂泡

文章摘要：氢气是一种密度极小的可燃气体，氢气充在气球中，气球可以飘在空中，试过用氢气吹泡泡吗？

实验原理

氢气是最轻的气体，密度远远小于空气密度，所以成为热气球的填充气体之一。

实验用品

球形干燥管、碱石灰干燥剂、导管、泡泡液（肥皂水）

实验步骤

1、在球形管里装有碱石灰干燥剂。

2、导管口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制氢气流速，吹出肥皂泡。

3、肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，让肥皂泡脱离管口，观察现象。

实验现象

肥皂泡迅速上升，说明氢气密度比空气密度小。

相关知识

氢气密度最小，因此是热气球的主要填充气体之一，但是由于其极易燃烧爆炸，所以，现代的热气球主要用氦气作为填充气体。补充，有兴趣的可以试着点燃吹出的肥皂泡（有一定的危险性）。

淀粉制备氢气技术

文章摘要：以现有的技术，氢气在制备、运输和储存方面都有着较大的难度，美国科学家研究了在酶催化作用下以淀粉制备氢气的方法。

氢气是一种清洁能源，但制取成本较高，存储和运输非常困难。美国科学家研究出一种用多糖制取氢的新技术，有望一举解决这几大问题。

以这项技术为基础，未来的氢动力汽车将以易于存储的碳水化合物如淀粉为燃料，碳水化合物和水在特殊的酶作用下分解产生氢气，通过燃料电池产生电力，驱动汽车前进。

据美国科学促进会EurekAlert网站报道，这一成果是美国弗吉尼亚理工学院、橡树岭国家实验室和乔治亚大学的科学家共同作出的，论文发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上。

淀粉、纤维素等碳水化合物含有大量的氢，但它们非常稳定，只有在酶的作用下才会分解。科学家利用合成生物学的方法，使用由13种酶组成的混合物，将碳水化合物和水转变成二氧化碳和氢气。

实验显示，这一反应在约摄氏30度和1个大气压的条件下即可发生。将二氧化碳抽除后，氢气进入燃料电池产生电力，副产物水可以循环利用。在反应中，氢是主要产物，效率比自然界里厌氧菌分解生物物质产生氢的效率高3倍，每磅氢的成本可能低于1美元。

目前人类主要用天然气制取氢，气态的氢不易运输和储存，这些因素阻碍了氢动力汽车的发展。利用这项新技术，汽车无须携带氢气罐，而只需携带淀粉等碳水化合物，在运转时现场制取氢气。

研究人员说，燃料箱容量为12加仑的汽车可携带约27千克淀粉，相当于4千克氢，可供汽车行驶300英里。每千克淀粉产生的能量与1.12千克汽油相当。

金属与酸反应的分类

文章摘要：金属与酸的反应主要有两种情况，一是排在金属活动顺序表中排在氢前的金属与非氧化性酸反应生成氢气；二是氧化性酸与金属反应。

根据金属活动顺序表K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au可从定性和定量两方面进行归纳总结：

一、定性方面

（1）排在金属活动性顺序表H前面的金属，和非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸等）反应时得到的是H2。例如实验室制氢气，

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。

（2）排在金属活动性顺序表H前面的金属，和氧化性酸（如稀硝酸、浓硫酸、浓硝酸等）反应时不能得到纯H2。例如Zn+2H2SO4（浓）ZnSO4+SO2↑+2H2O，但随着反应的进行，由于有水生成，浓硫酸会变稀，因此后期才会有H2产生。

（3）排在金属活动性顺序表H后面的金属（Cu→Ag），不和非氧化性酸反应，遇到强氧化性酸时，发生的是氧化还原反应，例如

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO↑+2H2O，

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O。

（4）特殊的两金属Al、Fe在常温下，遇到强氧化性浓硝酸或浓硫酸时，形成极薄的钝化膜，发生钝化现象，保护金属不再和浓硝酸或浓硫酸反应。

（5）排在金属活动性顺序表H后面的金属（Pt→Au），不和非氧化性酸反应，遇到强氧化性酸（如稀硝酸、浓硫酸、浓硝酸等）时，一般也不发生氧化还原反应，但是遇到极强的氧化剂[例如王水（硝酸和盐酸的体积比是1:3）]时能发生氧化还原反应，例如

Au+HNO3+3HCl=AuCl3+2H2O+NO↑。

二、定量方面

（1）相同物质的量的金属与足量的酸反应产生H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈显的化合价之比。

（2）金属与非氧化性酸反应失去的电子的物质的量等于产生的H2中H原子的物质的量。

（3）相同质量的金属与足量的酸反应产生氢气的量之比等于其金属失去1mol电子时质量的倒数比。

（4）若产生相同量的H2，所需金属的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价的倒数比。

（5）若产生相同量的H2，所需金属的质量之比等于失去1mol电子时金属的质量比。

实验室制取气体原理总结

文章摘要：初中主要学习氧气、二氧化碳和氢气三种气体的实验室制法，所用发生装置、收集装置各有特点。从原理上理解各种装置的作用，对考试以及高中的学习有很大帮助。

一、反应原理

实验室制取气体的反应原理需要考虑反应能否进行、反应的快慢、生成物的纯净以及原料的价格等。

1.实验室制取氧气

利用分解含氧化合物的方法。常用的药品是过氧化氢溶液、高锰酸钾、氯酸钾和二氧化锰。

2.实验室制取二氧化碳

利用碳酸盐和酸发生复分解反应的方法。实验室中用块状大理石（石灰石）和稀盐酸两种药品。

碳酸盐不宜采用碳酸钠，因为它颗粒细小和酸反应速度过快，反应不容易控制；酸不宜采用硫酸，因为反应生成微溶的硫酸钙覆盖在固体表面使反应很难继续进行；也不宜采用浓盐酸，因为挥发性太强使二氧中有较多的氯化氢气体而不纯。

3.制取氢气

采用的是活泼金属和酸发生置换反应的方法。实验室常用锌和稀硫酸。酸不用硝酸和浓硫酸等氧化性酸，没有氢气生成；尽量不用盐酸，盐酸因挥发性，收集的气体含有杂质；金属不用镁、铝，活动性强反应速度过快。

二、制取气体的常见装置

三、气体发生装置

气体的发生装置主要考虑两大因素：反应物状态和反应条件。

四、收集原理

气体的收集也主要考虑两大因素：密度（与空气比较）和溶解性。同时要考虑气体的化学性质以及毒性。

五、验满原理

排水法因为可以通过观察集气瓶里水位的下降便知晓气体收集是否已满，因而不需验满。排空气法可以利用气体各自的性质来实验，但要注意位置在瓶口。

六、放置原理

主要由气体密度决定：密度比空气大的用玻璃片盖住正放于桌面；密度比空气小的用玻璃片盖住倒放于桌面。

七、步骤原理

制取气体首先组装好气体发生装置，第一步先检查装置的气密性，接着装药品，若只是固体物质，一次性装好后再固定装置；若是固体和液体两种，一般先装固体，安装好后从长颈漏斗加液体。开始反应排尽空气后收集。

结束时要考虑仪器的安全，一般用排水法集气时要先把导气管从水槽中移出，然后熄灭酒精灯，防止因倒吸引起试管炸裂。

宇宙中形成的最早气体

文章摘要：地球上处处都充满了各种气体，有各种各样的气体，大气中当然也包含了很多的气体。但是估计没有几个人知道世界上最早的.气体是什么。

地球上处处都充满了各种气体，有各种各样的气体，大气中当然也包含了很多的气体。但是估计没有几个人知道世界上最早的气体是什么。

按照有些物理学的观点，宇宙是大爆炸形成的，但是伴随之产生得气体就是最早的气体。天文学家利用天文望远镜发现了两团在宇宙开始时刻就形成了的气体，这是首次探测到从未涉及恒星形成的气体。

经过科学家的研究，只有非常轻的元素诸如氢和氦是在大爆炸时形成的，较重的元素是数亿年后在锻造首批恒星以及随后的恒星世代的热熔炉内被合成的。虽然新近发现的气体云是大爆炸20亿年后形成的，它们代表了宇宙诞生后数秒内就存在的最简单的物质。天文学家发现的两团原始气体云可能位于星系周围的可见的纤维状区域之一中。

研究团队利用望远镜上的光谱仪分析了来自遥远类星体的光，这些光被相干的气体云吸收了。通过观测光被吸收的方式，天文学家可能确定了气体云内组成元素的成份，除了氢和其更重的同位素氘以外没有发现任何其它东西。

但是，最新发现的气体云只有太阳的金属丰度的万分之一。此次发现可能把天文学家带到了所谓冷流的位置，冷流科学从未探测到的冷气体流，它在构建星系中起到重要作用。我们知道星系为了恒星的形成需要持续不断的补充新鲜燃料。现代理论和模拟认为，这种吸积沿着并不富含重元素的冷气体的纤维发生，但是不存在直接的观测来证明这些理论模型。科学家发现的两团气体云由原始的冷气体组成，类似预言中的那些冷流。这是很有前途的，但是目前我们不知道这些气体云是否位于空的区域内或者位于星系的邻近区域内。这还需要拍摄那部分天空的影像和其它光谱才能够解答这个问题。

小小热气球：肥皂泡

文章摘要：在日常的生活中我们洗衣服时经常看到肥皂泡，观察会发现肥皂泡总是总先上升后下降。这又是为什么呢，这之中又有什么道理呢，可能大家都不曾关心过这个问题。

在日常的生活中我们洗衣服时经常看到肥皂泡，观察会发现肥皂泡总是总先上升后下降。这又是为什么呢，这之中又有什么道理呢，可能大家都不曾关心过这个问题。

五光十色的肥皂泡

对于这个过程和现象，其实只要仔细的想一下，就会发现，它其中包含着丰富的物理知识。在刚刚开始的时候，肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气，肥皂膜把它与外界隔开，形成里外了两个区域，肥皂泡里面的热空气的温度往往是大于外部空气的温度。其实这个时候，肥皂泡内气体的密度是小于外部空气的密度，根据阿基米德原理我们可以知道，肥皂泡受到的浮力是大于其受到的重力的，所以肥皂泡会上升。其实这个过程就和热气球的飞行原理是一样的。

但是，随着上升过程的开始和时间的延长，肥皂泡内、外气体发生热传递，内部的气体温度会下降，因热胀冷缩，肥皂泡体积逐渐的会变小，它受到的外界空气的浮力也会逐渐的变小，而整个过程其受到的重力是不变的，这样，当重力大于浮力时，肥皂泡就会下降了。

生活中的数学 肥皂泡中的数学[1]

文章摘要：肥皂泡是非常薄的一层带虹彩表面的空心形体的肥皂水的膜。肥皂泡的存在时间通常很短，犹如白日梦一样，很容易在阳光下幻灭。在欣赏吹出来七彩缤纷的肥皂泡之际，你可曾想过它所蕴藏的数学原理?

【编者按】肥皂泡是非常薄的一层带虹彩表面的空心形体的肥皂水的膜。肥皂泡的存在时间通常很短，犹如白日梦一样，很容易在阳光下幻灭。在欣赏吹出来七彩缤纷的肥皂泡之际，你可曾想过它所蕴藏的数学原理?

由于肥皂泡很脆弱，它们一般成为美好但不实际的东西的隐喻。它们经常被用作孩童的玩物，也在艺术表演中的使用，同时肥皂泡还可能帮助解决空间的复杂的数学问题，因为他们总是会找到点或者边之间的最小表面。

那么哪一类数学概念与肥皂泡相联系呢?从物理学科来说，肥皂泡膜的形状是受表面张力的控制，表面张力总是使表面积尽可能地小。由于每个肥皂泡里都包封住了一定量的空气，结果由于这一定量的空气，使得表面积的减少有了一个最低的限度。这就解释了为什么单个的肥皂泡总是变成球状的，而一大推肥皂泡集在一起便有不同的造形。

在肥皂泡沫中，肥皂泡的边缘之间交成120°，这称为三部接合。在一个三部接合点，有三条线段相会，两两相交成120°角。在自然界里，圆球体是以最小能量维持形态的最佳选择。因此，肥皂泡是生活中常见的圆球形例子。当两个或以上的肥皂泡黏在一起时，曲面交角又为何总是维持在120°?

当肥皂泡聚在一起时，会以120°为表面相交的条件，在此情况下，用作稳定现存状态所需的能量便可减至最低。为了便于理解120°的由来，且让我们首先看看最简单的相交情况——两个同样大小的肥皂泡黏在一起。

两个半径相同的肥皂泡相交的情形

在图中，PQ为分隔两个肥皂泡的肥皂膜。当两个肥皂泡的半径相同时， PQ则成一直线。

文章摘要：肥皂泡是非常薄的一层带虹彩表面的空心形体的肥皂水的膜。肥皂泡的存在时间通常很短，犹如白日梦一样，很容易在阳光下幻灭。在欣赏吹出来七彩缤纷的肥皂泡之际，你可曾想过它所蕴藏的数学原理?

由于PG1=G1G2=PG2=半径，所以ΔPG1G2是一个等边三角形，因此得∠G1PG2=60°，设TP与NP分别为图中两圆的切线，根据几何上圆的特点，G1P⊥TP，G2P⊥NP，由于形成于P点所有角的总和为360°，所以得∠TPN=120°.

两个半径不相同的肥皂泡相交的情形

当两个肥皂泡内的气压不平衡时，其体积亦会产生不一样的变化。在中央的分隔膜便随着较小压力的方向弯曲开去。有趣的是，这些变化并没有改变两肥皂泡的表面交角——120°.

不仅如此，肥皂泡在数学上还与一门被称为“变分法”的数学分支研究中起了显著作用。变分法确定的是以函数为变数的极小（极大）值问题，具体来讲，就是从有确定值域的函数中找出具有最小（最大）值的函数，在这方面，肥皂泡成为极好的例证。

知识链接：拉格朗日——变分法之父，另外2007年英国伦敦博物馆，被称为泡泡人的SAMSAM，用一个巨大的肥皂泡将50学生罩了起来，SAMHEATH打破了一个泡泡容纳最多人的吉尼斯世界纪录，之前的一个世界纪录是一个泡泡容纳42个人。