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氢气是一种强还原剂，常用于化学合成实验中的还原反应。例如：
氢化反应：通过催化氢化将不饱和化合物（如烯烃、炔烃）还原为饱和化合物。
金属提取和纯化：氢气可以将某些金属氧化物还原为纯金属，例如在实验室中还原氧化铜（CuO）为铜。
氢气因其分子量小、流速快、导热性好，在气相色谱（GC）中常作为载气。使用氢气作为载气可以缩短分析时间，提高分离效果，但因为氢气可燃，使用时需格外注意安全。
在火焰实验中，氢气可以作为燃料，常用于焰色反应等实验。氢气燃烧生成水，不会产生污染物，因此在环境分析等实验中有一定的应用。
实验室中氢气可用于制备多种化合物，例如氨气（NH₃）、氢氯酸（HCl）等。氢气和氮气在高温高压下发生化学反应生成氨气；与氯气反应则生成氯化氢气体。
在分析化学中，氢气可以作为标准气体，用于标定气体检测设备或进行气体浓度校准。氢气的纯度和稳定性可以确保实验结果的准确性。
在低温实验中，液氢可用于冷却设备。虽然实验室不常直接使用液氢，但在研究超低温物质性质时有潜在用途。
在一些材料实验中，氢气被用于半导体材料的生长和清洁，比如通过等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 方法制备薄膜材料。氢气等离子体还可以清洁和刻蚀材料表面。
需要注意的是，氢气具有易燃易爆的特性，实验室使用氢气时应有良好的通风系统和严格的安全防护措施，以防泄漏和爆炸风险。
