一、发现简史

早在十六世纪，瑞士的一名医生就发现了氢气。他说：“把铁屑投到硫酸里，就会产生气泡，像旋风一样腾空而起。”他还发现这种气体可以燃烧。然而他是一位着名的医生，病人很多，没有时间去做进一步的研究。

十七世纪时又有一位医生发现了氢气。但那时人们认为不管什么气体都不能单独存在，既不能收集，也不能进行测量。这位医生认为氢气与空气没有什么不同，很快就放弃了研究。

最先把氢气收集起来并进行认真研究的是在1766年英国的一位化学家卡文迪什。

卡文迪什非常喜欢化学实验，有一次实验中，他不小心把一个铁片掉进了盐酸中，他正在为自己的粗心而懊恼时，却发现盐酸溶液中有气泡产生，这个情景一下子吸引了他。他又做了几次实验，把一定量的锌和铁投到充足的盐酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和盐酸的质量是不同的），发现所产生的气体量是固定不变的。这说明这种新的气体的产生与所用酸的种类没有关系，与酸的浓度也没有关系。

卡文迪什用排水法收集了新气体，他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧，也不能帮助动

物的呼吸，如果把它和空气混合在一起，一遇火星就会爆炸。卡文迪什经过多次实验终于发现了这种新气体与普通空气混合后发生爆炸的极限。他在论文中写道：如果这种可燃性气体的含量在9.5%以下或65%以上，点火时虽然会燃烧，但不会发出震耳的爆炸声。

随后不久他测出了这种气体的比重，接着又发现这种气体燃烧后的产物是水，无疑这种气体就是氢气了。卡文迪什的研究已经比较细致，他只需对外界宣布他发现了一种氢元素并给它起一个名称就行了。但卡文迪什受了“燃素说”的影响，坚持认为水是一种元素，不承认自己无意中发现了一种新元素。

后来拉瓦锡听说了这件事，他重复了卡文迪什的实验，认为水不是一种元素而是氢和氧的化合物。在1787年，他正式提出“氢”是一种元素，因为氢燃烧后的产物是水，便用拉丁文把它命名为“水的生成者”。

2016年1月，英国爱丁堡大学科学家利用钻石对顶砧制造出某种极端高压状态氢气，从而生成“第五状态氢”，即氢的固体金属状态。这种状态的氢通常存在于大型行星或太阳内核之中，分子分离成单原子，电子的行为特征像金属电子一样。

二、物理性质

氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气轻得多）。因为氢气难溶于水有毒气体报警器，所以可以用排水集气法收集氢气。另外氢气，在101千帕压强下，温度-252.87 ℃时，氢气可转变成淡蓝色的液体；-259.1 ℃时，变成雪状固体。常温下氢气，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）。金属钯对氢气的吸附作用最强。当空气中的体积分数为4%-75%时，遇到火源，可引起爆炸。

氢气是无色无味的气体，标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体)，难溶于水。在-252 ℃,变成无色液体,-259 ℃时变为雪花状固体。

三、化学性质

氢气常温下性质稳定，在点燃或加热的条件下能多跟许多物质发生化学反应。

①可燃性（可在氧气中或氯气中燃烧）：

2H2+O2

2H2O（化合反应）

(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯，相似的，氘（重氢）在氧气中点燃可以生成重水（D2O）)

H2+Cl2

2HCl（化合反应）

H2+F2=2HF（氢气与氟气混合立刻爆炸，生成氟化氢气体）

②还原性(使某些金属氧化物还原)

H2+CuO

Cu+H2O（置换反应）

3H2+Fe2O3

2Fe+3H2O（置换反应）

3H2+WO3

W+3H2O（置换反应）

四、制备方法

实验室制法：

①反应原理：利用金属活动性比氢强的金属单质与酸反应，置换出氢元素。

用锌与稀硫酸反应：

用铝和氢氧化钠溶液反应制取：

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑

注：市场上零压氢气机就是根据铝和氢氧化钠反应制氢充球。因为是开放性voc气体检测仪，是一边放料一边充球，所以机内是无气压的，安全系数较高。

工业制作法：

①水煤气法

主要成分CO和H2，C+H2O

CO+H2

②电解水的方法制氢气

2H2O

O2↑+2H2↑

③电解饱和食盐水

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

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