什么是氧气？22

发布网友 发布时间：2023-10-13 02:00

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热心网友 时间：2024-11-13 14:49

氧是一种化学元素，其原子序数为8，由符号“O”表示。在元素周期表中，氧是氧族元素的一员，它也是一个高反应性的第2周期非金属元素，很容易与几乎所有其它元素形成化合物（主要为氧化物）。在标准状况下，两个氧原子结合形成氧气，是一种无色无嗅无味的双原子气体，化学式为O2。如果按质量计算，氧在宇宙中的含量仅次于氢和氦，在地壳中，氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了水质量的88%，也占了空气体积的20.9%。\x0d\x0a　　构成有机体的所有主要化合物都含有氧，包括蛋白质、碳水化合物和脂肪。构成动物壳、牙齿及骨骼的主要无机化合物也含有氧。由蓝藻、藻类和植物经过光合作用所产生的氧气化学式为O2，几乎所有复杂生物的细胞呼吸作用都需要用到氧气。对于厌氧性生物来说，氧气是有毒的。这类生物曾经是早期地球上的主要生物，直到2.5亿年前O2开始在大气层中逐渐积累。氧气的另一个同素异形体是臭氧。在高海拔形成的臭氧层能够隔离来自太阳的紫外线辐射。但是接近地表的臭氧则是一种污染，这些臭氧主要存在与光化学烟雾中。\x0d\x0a　　氧气是由约瑟夫·普利斯特里和卡尔·威廉·舍勒独立发现的。虽然卡尔比约瑟夫早发现一年，但由于约瑟夫首先发表论文，所以很多人仍然认为是约瑟夫首先发现的。氧气的英文名是“Oxygen”，由拉瓦锡定名与1777年，拉瓦锡利用氧气所进行的试验在燃烧和腐蚀的方面打败了当时流行的燃素说。在工业上，氧气是通过分馏液态空气制备的，同时使用分子筛除去二氧化碳和氮气。也可以通过电解水等其他方式制备氧气。氧气的运用包括钢铁的冶炼、塑料和纺织品的制造以及作为火箭推进剂与进行氧气疗法，也用来在飞机、潜艇、太空船和潜水中维持生命。 \x0d\x0a　　氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭，能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色，具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭，能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色，具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。\x0d\x0a　　1.【物理性质】\x0d\x0a　　在标准状况下，氧气的密度是1.429g_L，比空气的密度（1.293g_L）略大。它不易溶于水，在室温下，1L水中只能溶解于约30mL氧气。在压强为101kPa时，氧气在-183°C时变为蓝色液体，在-218°C时会变成淡蓝色雪花状的固体。　 2.【化学性质】\x0d\x0a　　\x0d\x0a　　氧气的化学性质比较活泼。除了惰性气体、活性小的金属元素如金、铂、银、钯之外，大部分的元素都能与氧起反应，这些反应称为氧化反应，而反应产生的化合物称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。 氧原子的结构\x0d\x0a　　（1）、氧气跟金属反应：\x0d\x0a　　与钾的反应：\x0d\x0a　　4K+O2=2K2O，钾的表面变暗\x0d\x0a　　2K+O2=K2O2；K+O2=KO2（超氧化钾），（条件：点燃或加热，两个反应同时进行）\x0d\x0a　　与钠的反应：\x0d\x0a　　4Na+O2=2Na2O，钠的表面变暗\x0d\x0a　　2Na+O2=Na2O2（条件：点燃或加热），产生*火焰，放出大量的热，生成淡*粉末。\x0d\x0a　　与镁的反应；2Mg＋O2=2MgO（条件：点燃），剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色固体。\x0d\x0a　　与铝的反应；4Al＋3O2=2Al2O3（条件：点燃），发出明亮的光，放出热量，生成白色固体。\x0d\x0a　　与铁的反应；\x0d\x0a　　4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O，（铁锈的形成）\x0d\x0a　　3Fe＋2O2=Fe3O4（条件：点燃），红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。\x0d\x0a　　与锌的反应：2Zn+O2=2ZnO（条件：点燃），\x0d\x0a　　与铜的反应；2Cu＋O2=2CuO（条件：加热），加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。\x0d\x0a　　（2）、氧气跟非金属反应：\x0d\x0a　　与氢气的反应：2H2+O2=2H2O（条件：点燃），产生淡蓝色火焰，放出大量的热，并有水生成。\x0d\x0a　　与碳的反应：CO2（carbon dioxide)\x0d\x0a　　(碳+氧气→二氧化碳)C＋O2=CO2（条件：点燃），剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使石灰水变浑浊的气体。\x0d\x0a　　氧气不完全时则产生一氧化碳：2C+O2=2CO（条件：点燃）。\x0d\x0a　　与硫的反应：S＋O2=SO2（条件：点燃），发生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体，该气体也能使成清石灰水变浑浊，且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色。\x0d\x0a　　与红磷的反应：4P＋5O2=2P2O5（条件：点燃），剧烈燃烧，发光放热，生成白烟。（P4O10为五氧化二磷的分子式，此处写P2O5亦可）\x0d\x0a　　与白磷的反应：P4+5O2=2P2O5，白磷在空气中自燃，发光发热，生成白烟。\x0d\x0a　　与氮气的反应：N2+O2=2NO（条件：放电）\x0d\x0a　　与氧气的反应：3O2=2O3（条件：放电）\x0d\x0a　　（3）、氧气跟一些有机物反应，如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。\x0d\x0a　　气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰，放出大量的热，生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。\x0d\x0a　　甲烷：CH4＋2O2=CO2＋2H2O（条件：点燃）\x0d\x0a　　乙烯：C2H4+3O2=2CO2+2H2O（条件：点燃）\x0d\x0a　　乙炔：2C2H2＋5O2=4CO2＋2H2O（条件：点燃）\x0d\x0a　　苯：2C6H6+15O2=12CO2+6H2O（条件：点燃）\x0d\x0a　　甲醇：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O（条件：点燃）\x0d\x0a　　乙醇：CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O（条件：点燃）\x0d\x0a　　碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式：4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=4xCO2+2yH2O（条件：点燃）（通式完成后应注意化简！下同）\x0d\x0a　　烃的燃烧通式：4CxHy+(4x+y)O2=4xCO2+2yH2O（条件：点燃）\x0d\x0a　　乙醇被氧气氧化：2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O（条件：Cu，加热）\x0d\x0a　　此反应包含两个步骤：(1)2Cu+O2=2CuO（加热）(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO+Cu+H2O（加热）\x0d\x0a　　氯仿与氧气的反应：2CHCl3+O2=2COCl2(光气)+2HCl\x0d\x0a　　（4）、氧气与其它化合物的反应：\x0d\x0a　　硫化氢的燃烧：（完全）2H2S+3O2=2H2O+2SO2；（不完全）2H2S+O2=2H2O+2S（条件：点燃）\x0d\x0a　　煅烧黄铁矿：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2（条件：高温）\x0d\x0a　　二氧化硫的催化氧化：2SO2+O2=2SO3（条件：V2O5，加热）\x0d\x0a　　空气中硫酸酸雨的形成：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4\x0d\x0a　　氨气在纯氧中的燃烧：4NH3+3O2(纯)=2N2+6H2O （条件：点燃）\x0d\x0a　　氨气的催化氧化：4NH3+5O2=4NO+6H2O （条件：Pt，加热）\x0d\x0a　　一氧化氮与氧气的反应：2NO+O2=2NO2

热心网友 时间：2024-11-13 14:49

氧气，空气主要组分之一，比空气重，标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时，氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧分子具有顺磁性。

中文名：氧气 　　英文名：Oxygen或Oxygen gas　 　　化学式：O₂ 　　CAS号：7782-44-7 　　EINECS号：231-956-9 　　相对分子质量：32　 　　物理性质：常温下无色无味气体 　　熔点：-218℃（标准状况）<-218℃淡蓝色雪花状的固体　 　　沸点：-183℃（标准状况）<-183℃淡蓝色液体 >-183℃ 无色无味 　　密度：1.429g/L 　　液氧的密度：1140kg/m3（1.14g/cm3）　 　　溶解度：不易溶于水　标准大气压下1L水中溶解30mL氧气　 　　发现人：马和、约瑟夫·普里斯特利、卡尔·威廉·舍勒　 　　命名人：拉瓦锡　 　　命名时间：1777年　 　　同素异形体：臭氧(O3),O4,O8　 　　大气中体积分数：20.95%编辑本段结构：　　 氧气的结构
[1]O₂分子内的化学键通常是共价键 　　从实验上来说，顺磁共振光谱证明O有顺磁性，还证明O有两个未成对地电子。说明原来的以双键结合的氧分子结构式不符合实际。 　　氧气的结构结构如右图所示，O分子中并不存在双键，氧分子里形成了两个三电子键 　　分子轨道为： (σ 1s)2(σ 1s*)2(σ 2s)2(σ 2s*)2(σ 2px)2(π 2py)2(π 2pz)2(π 2py*)1(π 2pz*)1[1] 　　这是对于O₂成键的表达中唯一能够说明氧气具有顺磁性的，也是目前最为准确的氧气分子结构表达。 　　氧气是双原子分子，两个氧原子进行sp轨道杂化，一个单电子填充进sp杂化轨道，成σ键，另一个单电子填充进p轨道，成π键。氧气是奇电子分子，具有顺磁性。分子轨道式 ：(σ 1s)2(σ 1s*)2(σ 2s)2(σ 2s*)2(σ 2px)2(π 2py)2(π 2pz)2(π 2py*)1(π 2pz*)1编辑本段化学性质　　氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的 环状结构与链状结构图
元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。
性质
　　助燃性，氧化性。
与金属反应
　　与钾的反应： 　　4K+O2=2K2O，钾的表面变暗 　　2K+O2=K2O2：K+O2=加热=KO2（超氧化钾） 　　与钠的反应： 　　4Na+O2=2Na2O，钠的表面变暗 　　2Na+O2=加热=Na2O2，产生*火焰，放出大量的热，生成淡*粉末。 　　与镁的反应：2Mg+O2=点燃=2MgO，剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色粉末状固体。 　　与铝的反应：4Al+3O2=点燃=2Al2O3，发出明亮的光，放出热量，生成白色固体。 　　与铁的反应： 　　4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O，（铁锈的形成） 　　3Fe+2O2=点燃=Fe3O4，红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。 　　与锌的反应：2Zn+O2=点燃=2ZnO 　　与铜的反应：2Cu+O2=加热=2CuO，加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。
与非金属反应
　　与氢气的反应：2H2+O2=点燃=2H2O，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，并有水生成。 　　与碳的反应C+O2=点燃=CO2，剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。 　　氧气不完全时则产生一氧化碳：2C+O2=点燃=2CO 　　与硫的反应：S+O2=点燃=SO2，发生明亮的蓝紫色火焰（在纯氧中为蓝紫色火焰，而在空气在中为淡蓝色火焰），放出热量，生成有刺激性气味的气体，该气体也能使澄清石灰水变浑浊，且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色（褪色的品红溶液加热后颜色又恢复为红色）。 　　与红磷的反应：4P+5O2=点燃=2P2O5，发出耀眼白光，放热，生成大量白烟。 　　与白磷的反应：4P+5O2=2P2O5，白磷在空气中自燃，发光发热，生成白烟。 　　与氮气的反应：N2+O2=高温或放电=2NO 　　转化为臭氧的反应：3O2=放电=2O3（该反应为可逆反应）
与有机物反应
　　如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。 　　气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰，放出大量的热，生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。 　　甲烷：CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O 　　乙烯：C2H4+3O2=点燃=2CO2+2H2O 　　乙炔：2C2H2+5O2=点燃=4CO2+2H2O 　　苯：2C6H6+15O2=点燃=12CO2+6H2O 　　甲醇：2CH3OH+3O2=点燃=2CO2+4H2O 　　乙醇：CH3CH2OH+3O2=点燃=2CO2+3H2O 　　碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式：4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=点燃=4xCO2+2yH2O（通式完成后应注意化简！下同） 　　烃的燃烧通式：4CxHy+(4x+y)O2=点燃=4xCO2+2yH2O 　　乙醇被氧气氧化：2CH3CH2OH+O2=铜或银催化并加热=2CH3CHO+2H2O　 　　此反应包含两个步骤：(1)2Cu+O2=加热=2CuO(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO(乙醛)+Cu+H2O（加热） 　　氯仿与氧气的反应：2CHCl3+O2=2COCl2光气)+2HCl编辑本段氧气物理性质　　①无色无味的气体 　　②密度:标准状况下1.429克/升(比空气密度略大) 　　③不易溶解于水[2] 　　④-183℃时变为淡蓝色液体；-218℃时变为雪花状淡蓝色固体编辑本段与其它化合物反应　　硫化氢的燃烧：2H2S+3O2(过量)=点燃=2H2O+2SO2；2H2S+O2(少量)=点燃=2H2O+2S　 　　煅烧黄铁矿：4FeS2+11O2=高温=2Fe2O3+8SO2二氧化硫的催化氧化：2SO2+O2=V2O5并加热=2SO3 　　空气中硫酸酸雨的形成：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 　　氨气在纯氧中的燃烧：4NH3+3O2(纯)=点燃=2N2+6H2O 　　氨气的催化氧化：4NH3+5O2=铂催化并加热=4NO+6H2O 　　一氧化氮与氧气的反应：2NO+O2=2NO2编辑本段背景发现
　　世界上最早发现氧气的是中国南陈朝的炼丹家马和。马和认真地观察各种可燃物，如木炭、硫磺等在空气中燃烧的情况后，提出的结论是：空气成分复杂，主要由阳气(氮气)和阴气(氧气)组成，其中阳气比阴气多得多，阴气可以与可燃物化合把它从空气中除去，而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和进一步指出，阴气存在于青石(氧化物)、火硝(*盐)等物质中。如用火来加热它们，阴气就会放出来，他还认为水中也有大量阴气，不过常难把它取出来。马和的发现比欧洲早1000年。 　　马和把毕生研究的成果记录在一本名叫《平龙认》的书中，该书68页，出版日期是南陈后主至德元年(756年)3月9日，一直流传到清代，后被德国侵略者乘乱抢走。 　　1774年英国化学家J.普里斯特利里和他的同伴用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞，制得纯氧，并发现它助燃和帮助呼吸，称之为“脱燃素空气”。瑞典C.W.舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气虽然比普里斯特利还要早一年，但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到1777年才发表 ，但他们二人确属各自独立制得氧。1774年，普里斯特利访问法国，把制氧方法告诉A.-L.拉瓦锡，后者于1775年重复这个实验，把空气中能够帮助呼吸和助燃的气体称为oxygene，这个字来源于希腊文oxygenēs，含义是“酸的形成者”。因此，后世把这三位学者都确认为氧气的发现者。
名称的由来
　　氧气（Oxygen）希腊文的意思是“酸素”，该名称是由法国化学家拉瓦锡所起，原因是拉瓦锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。现在日文里氧气的名称仍然是“酸素”。 　　氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。编辑本段用途和负作用冶炼工艺
　　在炼钢过程中吹以高纯度氧气，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应，这不但降低了钢的含碳量，还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度，因此，吹氧不但缩短了冶炼时间，同时提高了钢的质量。高炉炼铁时，提高鼓风中的氧浓度可以降焦比，提高产量。在有色金属冶炼中，采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。
化学工业
　　在生产合成氨时，氧气主要用于原料气的氧化，以强化工艺过程，提高化肥产量。再例如，重油的高温裂化，以及煤粉的气化等。
国防工业
　　液氧是现代火箭最好的助燃剂，在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂，可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧炸药。
医疗保健
　　供给呼吸：用于缺氧、低氧或无氧环境，例如：潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。
其它方面
　　如：它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用，达到焊割金属的作用，各行各业中，特别是机械企业里用途很广，作为切割之用也很方便，是首选的一种切割方法。
过度吸氧的负作用
　　早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也同样。 氧气瓶
人如果在大于0.05 MPa（半个大气压）的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入时间过长，就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏，导致肺水肿、肺淤血和出血，严重影响呼吸功能，进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1 MPa（1个大气压）的纯氧环境中，人只能存活24小时，就会发生肺炎，最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa（2个大气压）高压纯氧环境中，最多可停留1.5小时 ~ 2小时，超过了会引起脑中毒，生命节奏紊乱，精神错乱，记忆丧失。如加入0.3 MPa（3个大气压）甚至更高的氧，人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死，抽搐昏迷，导致死亡。 　　此外，过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应，可生成过氧化氢，进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质，它堆积在心肌，使心肌细胞老化，心功能减退；堆积在血管壁上，造成血管老化和硬化；堆积在肝脏，削弱肝功能；堆积在大脑，引起智力下降，记忆力衰退，人变得痴呆；堆积在皮肤上，形成老年斑。 　　缺氧和富氧对人体的影响： 　　氧气浓度(%体积) ---征兆(大气压力下) 　　>23.5%---富氧，有强烈爆炸危险 　　20.9%---氧气浓度正常 　　19.5%---氧气最小允许浓度 　　15-19%---降低工作效率，并可导致头部、肺部和循环系统问题 　　10-12%---呼吸急促，判断力丧失，嘴唇发紫 　　8-10%---智力丧失，昏厥，无意识，脸色苍白，嘴唇发紫，恶心呕吐 　　6-8%---8分钟；100%---致命/6分钟；50%---致命/4-5分钟经治疗可痊愈 　　4-6%---40秒内抽搐，呼吸停止，死亡编辑本段制备实验室制法
　　1．加热高锰酸钾，化学式为：2KMnO4=加热=K2MnO4+MnO2+O2↑ 实验室制备氧气装置图
　　2．用催化剂-二氧化锰并加热氯酸钾，化学式为：2KClO3=MnO2催化并加热= 2KCl+3O2↑(部分教材已经删掉) 　　需要特别注意的是，该反应实际上是放热反应，而不是吸热反应。2KClO3= 2KCl+3O2↑，反应放热108kJ 　　3．过氧化氢溶液在催化剂（主要为二氧化锰，三氧化二铁、氧化铜也可）中，生成O2和H2O，化学方程式为： 2H2O2=MnO2= 2H2O+O2↑ 　　另外，三氧化硫分解也可生成氧气，次氯酸、次溴酸、次碘酸分解也可生成氧气（2HCl(Br、I)O =加热或光照=2HCl(Br、I) + O2 ），还有就是电解水（2H2O=电解=2H2+O2) 　　化学诗歌 　　实验先查气密性，受热均匀试管倾。 　　收集常用排水法，先撤导管后移灯。 　　解释： 　　1、实验先查气密性，受热均匀试管倾：“试管倾”的意思是说，安装大试管时，应使试管略微倾斜，即要使试管口低于试管底，这样可以防止加热时药品所含有的少量水分变成水蒸气，到管口处冷凝成水滴而倒流，致使试管破裂。“受热均匀”的意思是说加热试管时必须使试管均匀受热。 　　2、收集常用排水法：意思是说收集氧气时要用排水集气法收集。 　　3、先撤导管后移灯：意思是说在停止制氧气时，务必先把导气管从水槽中撤出，然后再移去酒精灯（如果先撤去酒精灯，则因试管内温度降低，气压减小，水就会沿导管吸到热的试管里，致使试管因急剧冷却而破裂）[3]。 　　工业制造氧气方法 　　1．压缩冷却空气 氧气瓶
（分离液氮与液氧） 　　2． 通过分子筛
核潜艇中制氧气的方法
　　2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 　　此方法的优点：1、常温下进行 2、使氧气和二氧化碳形成循环（人消耗氧气，呼出二氧化碳，而此反应消耗二氧化碳，生成氧气）
宇宙飞船中制氧的方法
　　利用宇航员呼出的二氧化碳气体与超氧化钾作用，产生氧气，供宇航员呼吸用。
物理制氧
　　在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液态氮的沸点是‐196℃，比液态氧的沸点（‐183℃）低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。 　　近年来，膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离，可以得到百分之九十以上氧气的富氧空气。编辑本段测定空气中氧气比例名称
　　红磷燃烧实验【钟罩实验】 红磷燃烧试验
原理
　　红磷在密闭容器中燃烧测定空气中氧气的体积分数 　　方程式：4P+5O2=点燃=2P2O5　 　　现象：*火焰 白烟 放出热量　水沿导管进入集气瓶中至约五分之一处停止
结论
　　氧气约占空气体积的五分之一（原理）（1.氮气难溶于水 2.氮气不可燃不助燃）　 　　药品的选择：选择能与空气中的氧气反应，而不跟氧气及其他气体起反应的固体，且反应后的生成物为固体，这样使密闭容器中气体的量减少，从而使容器中的气体压强变小，大气压将烧杯内的水压入集气瓶中。　 　　药品的替代品：若可燃物用硫或碳代替磷，则烧杯内的水须用NaOH溶液代替，也可起到相同的效果。　 　　实验能够准确测量的关键： 　　1．气密性良好 否则结果偏小。　 　　2．红磷要足(过)量 否则结果偏小。　 　　3．等到装置完全冷却再打开止水夹 否则结果偏小。 　　4．实验开始前加上止水夹 否则结果偏大。 　　5． 红磷点燃后应快速放入集气瓶中并塞紧瓶塞 否则结果偏大。
实验原理
　　红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（P2O5），但由于氧气密度较低，仅为1.4kg/m3，磷的密度较大，大约在2.34t/m3所以，即使集气瓶中空气中氧气全部被消耗完毕，所需红磷的量也极小。生成的五氧化二磷，密度为2.93t/m3，五氧化二磷溶于水，进入水中后会占一定的体积，但是由于其密度是氧气的2000多倍，所以其体积基本可以忽略不计（据计算，即使1m3的空气中的氧气全部耗尽，所生成的五氧化二磷仅为0.5dm3多一点，其体积为总体积的两千分之一)。空气是由78%的氮气（N2），21%的氧气（O2）和1%的其他气体构成的。本文中为计算方便，将空气视为由79%的N2和21%的O2构成的。即在在一个体积的空气中，有0.79体积的氮气和0.21体积的氧气。当0.21体积的氧气被脱去后，由于气体的特性，0.79体积的氮气会自动膨胀至1体积。根据气体压强公式PV/T=nR，在本实验中由于物质的量n没变，R为一常数，温度t忽略不计，当压强为P时，体积v的情况下P1V1=P2V2，也就是说，由于氮气的体积增加了，上升了27%，瓶内气压也就自动从1个大气压下降为0.79个大气压。根据关于气体流动的物理常识，气体会从压强较高的地方流向压强较低的地方，由于瓶内气压为0.79个大气压，瓶外水槽中大气压为1个大气压，出现压强差，水会沿着导管流入集气瓶中。当集气瓶内的大气压恢复到和水槽中大气压相等的时候，水便不再流动。也就是说，当0.79体积的氮气从一个体积恢复至0.79体积时，瓶内气压恢复至一个大气压，水不再流动。而剩余的0.21体积，则由水占据。这里便可以清晰地看出，水的体积和之前被脱去氧气体积相等。
其他方法
　　实验室测定氧气含量除了用红磷燃烧消耗氧气来测定外，还可以用C,S作为反应物测量，这是就需碱性溶液（如氢氧化钠或氢氧化钙溶液），因为反应的生成物都能与其反应被吸收。编辑本段大气层氧气的产生　　地球的大气层形成初期是不含氧气的。 　　 光合作用
原始大气是还原性的，充满了甲烷、氨等气体。 　　大气层氧气的出现源于两种作用。 　　一个是非生物参与的水的光解，一个是生物参与的光合作用。 　　生物的光合作用对大气层的影响巨大。它造成了大气层由还原氛围向氧化氛围的转变。使得水光解产生的氢气能重新被氧化为水回到地球而不至于扩散到外层空间去，从而防止了地球上的水的流失。同时光合作用也加速了大气层氧气的积累，深刻地改变了地球上物种的代谢方式和形态。大气层含氧量在石炭纪的时候一度上升到了35%!。氧气含量的增加造成了依赖于渗透方式输氧的昆虫在形态上的巨型化。在石炭纪曾出现过翼展达一米的巨蜻蜓。编辑本段单线态氧和三线态氧　　普通氧气含有两个未配对的电子，等同于一个双游离基。两个未配对电子的自旋状态相同，自旋量子数之和S=1，2S+1=3，因而基态的氧分子自旋多重性为3，称为三线态氧。 　　在受激发下，氧气分子的两个未配对电子发生配对，自旋量子数的代数和S=0，2S+1=1，称为单线态氧。 　　空气中的氧气绝大多数为三线态氧。紫外线的照射及一些有机分子对氧气的能量传递是形成单线态氧的主要原因。单线态氧的氧化能力高于三线态氧。 　　单线态氧的分子类似烯烃分子，因而可以和双烯发生狄尔斯-阿尔德反应。编辑本段如何制取氧气工业制氧
　　1、空气冷冻分离法 　　空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气。然后，利用氧和氮的沸点的不同，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧(可以达到99．6%的纯度)和纯氮(可以达到99．9%的纯度)。如果增加一些附加装置，还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气，经过压缩机的压缩，最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存，或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使用这种方法生产氧气，虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术，但是产量高，每小时可以产出数干、万立方米的氧气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气，所以从1903年研制出第一台深冷空分制氧机以来，这种制氧方法一直得到最广泛的应用。 　　2、分子筛制氧法（吸附法） 　　利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先，用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中，空气中的氮分子即被分子筛所吸附，氧气进入吸附器内，当吸附器内氧气达到一定量（压力达到一定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间，分子筛吸附的氮逐渐增多，吸附能力减弱，产出的氧气纯度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮，然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法。最近，利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来，便于家庭使用。 　　3、电解制氧法 　　把水放入电解槽中，加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度，然后通入直流电，水就分解为氧气和氢气。每制取一立方米氧，同时获得两立方米氢。用电解法制取一立方米氧要耗电12—15千瓦小时，与上述两种方法的耗电量（0．55—0．60千瓦小时）相比，是很不经济的。所以，电解法不适用于大量制氧。另外同时产生的氢气如果没有妥善的方法收集，在空气中聚集起来，如与氧气混合，容易发生极其剧烈的爆炸。所以，电解法也不适用家庭制氧的方法。
化学制氧
　　工业和医用氧气均购自制氧厂。工厂制氧的原料是空气，故价格非常便宜。但是，氧气的贮存（高压氧气用钢瓶、液氧要用特殊贮罐）、运输、使用不太方便。因此远离氧气厂的偏远山区运输困难，另外有些特殊环境如病人家中、高空飞行、水下航行的潜艇、潜水作业、矿井抢救等携带巨大笨重的钢瓶极为不便，小型钢瓶贮氧量小，使用时间短，因此就出现化学制氧法，在化合物中以无机过氧化物含氧量最多且易释放，目前化学制氧多采用过氧化物来制氧。 　　对无机过氧化合物的科学研究开始于18世纪。1798年德国自然科学家洪堡(Alexandervon Humboldt)采用在高温中把氧化钡氧化的方法，制取了过氧化钡。1810年法国化学家盖一吕萨克(Joseph—Louis Gay—Lussac)和泰纳尔(Louis—Jacques Thenard)合作制取了过氧化钠和过氧化钾。1818年泰纳尔又用酸处理过氧化钡，再经蒸馏发现了过氧化氢。200年来，化学家们不断地研究，发现大量无机过氧化合物。这些过氧化物，在遇热或遇水或遇其他化学试剂的时候，很容易析出氧气。常用的过氧化物有以下几种： 　　1、液体过氧化物（液体产氧剂）—双氧水 　　双氧水的化学名称是过氧化氢(H2O2)，为无色透明液体，有微弱的特殊臭氧味，是很不稳定的物质，在遇热、遇碱、混入杂质等许多情况下都会加速分解。温度每升高5℃，它的分解速度就要增加1．5倍。即便是稀释后浓度为35%的双氧水，在pH值增加(例如贮存在含碱玻璃瓶里)超过6个小时就要发生急剧分解。双氧水中混入少量杂质（如铁、铜、黄铜、青铜、铅、银、铬、锰等金属粉末或它们的盐类），即便在室温下，同样要引起急剧的分解，产生氧气。 　　双氧水是过氧化物中最基本的物质，也是各国科学家最早认识的化学产氧剂。双氧水具有产氧量较大(30%的稀释液中，有效氧含量为14．1%)和成本较低的好处。但是，双氧水是强腐蚀剂，稍稍不慎便会造*身伤害，而且在许多情况下还可引起爆炸或燃烧，无论在使用或贮存、运输中都属于危险品。比如：在常压下，双氧水的蒸汽浓度达到40%以上时，温度过高即有爆炸危险。双氧水与有机物混合，能生成敏感和强烈的高效炸药。双氧水与醇类、甘油等有机物混合，就形成极危险的爆炸性混合物。双氧水是强烈氧化剂，对有机物、特别对纺织物和纸张有腐蚀性，与大多数可燃物接触都能自行燃烧。

热心网友 时间：2024-11-13 14:50

人们一般认为其呼吸的空气中只有氧气。但是空气中的氧气含量只有 21%，氮的含量以78%居首位，还有氩、二氧化碳、氦、氖、氪、氙,等气体。我们呼吸是为了利用空气中的氧气，从而获得活动时所需要的能量。 气体氧气无色无味、具有助燃性，而液体氧气的颜色为淡青色，比水重（比重： 1.14），沸点为-183℃，在气化时，液体氧气1L扩散为气体氧气 在我们的日常生活当中，氧气是家庭、医院、工厂、水中的潜水员等人类生存的所有地方必需的气体。在医院，把纯氧气提供给患者，提高氧气的分压，使血液中的氧气血红蛋白增加，并把氧气迅速送往各个细胞，使人体得到必要的能量
氧气，空气主要组分之一，比空气重，标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时，氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧分子具有顺磁性。
中文名：氧气 　　英文名：Oxygen或Oxygen gas　 　　化学式：O₂ 　　CAS号：7782-44-7 　　EINECS号：231-956-9 　　相对分子质量：32　 　　物理性质：常温下无色无味气体 　　熔点：-218℃（标准状况）<-218℃淡蓝色雪花状的固体　 　　沸点：-183℃（标准状况）<-183℃淡蓝色液体 >-183℃ 无色无味 　　密度：1.429g/L 　　液氧的密度：1140kg/m3（1.14g/cm3）　 　　溶解度：不易溶于水　标准大气压下1L水中溶解30mL氧气　 　　发现人：马和、约瑟夫·普里斯特利、卡尔·威廉·舍勒　 　　命名人：拉瓦锡　 　　命名时间：1777年　 　　同素异形体：臭氧(O3),O4,O8　 　　大气中体积分数：20.95%编辑本段结构：　　 氧气的结构
[1]O₂分子内的化学键通常是共价键 　　从实验上来说，顺磁共振光谱证明O有顺磁性，还证明O有两个未成对地电子。说明原来的以双键结合的氧分子结构式不符合实际。 　　氧气的结构结构如右图所示，O分子中并不存在双键，氧分子里形成了两个三电子键 　　分子轨道为： (σ 1s)2(σ 1s*)2(σ 2s)2(σ 2s*)2(σ 2px)2(π 2py)2(π 2pz)2(π 2py*)1(π 2pz*)1[1] 　　这是对于O₂成键的表达中唯一能够说明氧气具有顺磁性的，也是目前最为准确的氧气分子结构表达。 　　氧气是双原子分子，两个氧原子进行sp轨道杂化，一个单电子填充进sp杂化轨道，成σ键，另一个单电子填充进p轨道，成π键。氧气是奇电子分子，具有顺磁性。分子轨道式 ：(σ 1s)2(σ 1s*)2(σ 2s)2(σ 2s*)2(σ 2px)2(π 2py)2(π 2pz)2(π 2py*)1(π 2pz*)1编辑本段化学性质　　氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的 环状结构与链状结构图
元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。
性质
　　助燃性，氧化性。
与金属反应
　　与钾的反应： 　　4K+O2=2K2O，钾的表面变暗 　　2K+O2=K2O2：K+O2=加热=KO2（超氧化钾） 　　与钠的反应： 　　4Na+O2=2Na2O，钠的表面变暗 　　2Na+O2=加热=Na2O2，产生*火焰，放出大量的热，生成淡*粉末。 　　与镁的反应：2Mg+O2=点燃=2MgO，剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色粉末状固体。 　　与铝的反应：4Al+3O2=点燃=2Al2O3，发出明亮的光，放出热量，生成白色固体。 　　与铁的反应： 　　4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O，（铁锈的形成） 　　3Fe+2O2=点燃=Fe3O4，红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。 　　与锌的反应：2Zn+O2=点燃=2ZnO 　　与铜的反应：2Cu+O2=加热=2CuO，加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。
与非金属反应
　　与氢气的反应：2H2+O2=点燃=2H2O，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，并有水生成。 　　与碳的反应C+O2=点燃=CO2，剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使澄清石灰水变浑浊的气体。 　　氧气不完全时则产生一氧化碳：2C+O2=点燃=2CO 　　与硫的反应：S+O2=点燃=SO2，发生明亮的蓝紫色火焰（在纯氧中为蓝紫色火焰，而在空气在中为淡蓝色火焰），放出热量，生成有刺激性气味的气体，该气体也能使澄清石灰水变浑浊，且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色（褪色的品红溶液加热后颜色又恢复为红色）。 　　与红磷的反应：4P+5O2=点燃=2P2O5，发出耀眼白光，放热，生成大量白烟。 　　与白磷的反应：4P+5O2=2P2O5，白磷在空气中自燃，发光发热，生成白烟。 　　与氮气的反应：N2+O2=高温或放电=2NO 　　转化为臭氧的反应：3O2=放电=2O3（该反应为可逆反应）
与有机物反应
　　如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。 　　气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰，放出大量的热，生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。 　　甲烷：CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O 　　乙烯：C2H4+3O2=点燃=2CO2+2H2O 　　乙炔：2C2H2+5O2=点燃=4CO2+2H2O 　　苯：2C6H6+15O2=点燃=12CO2+6H2O 　　甲醇：2CH3OH+3O2=点燃=2CO2+4H2O 　　乙醇：CH3CH2OH+3O2=点燃=2CO2+3H2O 　　碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式：4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=点燃=4xCO2+2yH2O（通式完成后应注意化简！下同） 　　烃的燃烧通式：4CxHy+(4x+y)O2=点燃=4xCO2+2yH2O 　　乙醇被氧气氧化：2CH3CH2OH+O2=铜或银催化并加热=2CH3CHO+2H2O　 　　此反应包含两个步骤：(1)2Cu+O2=加热=2CuO(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO(乙醛)+Cu+H2O（加热） 　　氯仿与氧气的反应：2CHCl3+O2=2COCl2光气)+2HCl编辑本段氧气物理性质　　①无色无味的气体 　　②密度:标准状况下1.429克/升(比空气密度略大) 　　③不易溶解于水[2] 　　④-183℃时变为淡蓝色液体；-218℃时变为雪花状淡蓝色固体编辑本段与其它化合物反应　　硫化氢的燃烧：2H2S+3O2(过量)=点燃=2H2O+2SO2；2H2S+O2(少量)=点燃=2H2O+2S　 　　煅烧黄铁矿：4FeS2+11O2=高温=2Fe2O3+8SO2二氧化硫的催化氧化：2SO2+O2=V2O5并加热=2SO3 　　空气中硫酸酸雨的形成：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 　　氨气在纯氧中的燃烧：4NH3+3O2(纯)=点燃=2N2+6H2O 　　氨气的催化氧化：4NH3+5O2=铂催化并加热=4NO+6H2O 　　一氧化氮与氧气的反应：2NO+O2=2NO2编辑本段背景发现
　　世界上最早发现氧气的是中国南陈朝的炼丹家马和。马和认真地观察各种可燃物，如木炭、硫磺等在空气中燃烧的情况后，提出的结论是：空气成分复杂，主要由阳气(氮气)和阴气(氧气)组成，其中阳气比阴气多得多，阴气可以与可燃物化合把它从空气中除去，而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和进一步指出，阴气存在于青石(氧化物)、火硝(*盐)等物质中。如用火来加热它们，阴气就会放出来，他还认为水中也有大量阴气，不过常难把它取出来。马和的发现比欧洲早1000年。 　　马和把毕生研究的成果记录在一本名叫《平龙认》的书中，该书68页，出版日期是南陈后主至德元年(756年)3月9日，一直流传到清代，后被德国侵略者乘乱抢走。 　　1774年英国化学家J.普里斯特利里和他的同伴用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞，制得纯氧，并发现它助燃和帮助呼吸，称之为“脱燃素空气”。瑞典C.W.舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气虽然比普里斯特利还要早一年，但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到1777年才发表 ，但他们二人确属各自独立制得氧。1774年，普里斯特利访问法国，把制氧方法告诉A.-L.拉瓦锡，后者于1775年重复这个实验，把空气中能够帮助呼吸和助燃的气体称为oxygene，这个字来源于希腊文oxygenēs，含义是“酸的形成者”。因此，后世把这三位学者都确认为氧气的发现者。
名称的由来
　　氧气（Oxygen）希腊文的意思是“酸素”，该名称是由法国化学家拉瓦锡所起，原因是拉瓦锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。现在日文里氧气的名称仍然是“酸素”。 　　氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。编辑本段用途和负作用冶炼工艺
　　在炼钢过程中吹以高纯度氧气，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应，这不但降低了钢的含碳量，还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度，因此，吹氧不但缩短了冶炼时间，同时提高了钢的质量。高炉炼铁时，提高鼓风中的氧浓度可以降焦比，提高产量。在有色金属冶炼中，采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。
化学工业
　　在生产合成氨时，氧气主要用于原料气的氧化，以强化工艺过程，提高化肥产量。再例如，重油的高温裂化，以及煤粉的气化等。
国防工业
　　液氧是现代火箭最好的助燃剂，在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂，可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧炸药。
医疗保健
　　供给呼吸：用于缺氧、低氧或无氧环境，例如：潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。
其它方面
　　如：它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用，达到焊割金属的作用，各行各业中，特别是机械企业里用途很广，作为切割之用也很方便，是首选的一种切割方法。
过度吸氧的负作用
　　早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也同样。 氧气瓶
人如果在大于0.05 MPa（半个大气压）的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入时间过长，就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏，导致肺水肿、肺淤血和出血，严重影响呼吸功能，进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1 MPa（1个大气压）的纯氧环境中，人只能存活24小时，就会发生肺炎，最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa（2个大气压）高压纯氧环境中，最多可停留1.5小时 ~ 2小时，超过了会引起脑中毒，生命节奏紊乱，精神错乱，记忆丧失。如加入0.3 MPa（3个大气压）甚至更高的氧，人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死，抽搐昏迷，导致死亡。 　　此外，过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应，可生成过氧化氢，进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质，它堆积在心肌，使心肌细胞老化，心功能减退；堆积在血管壁上，造成血管老化和硬化；堆积在肝脏，削弱肝功能；堆积在大脑，引起智力下降，记忆力衰退，人变得痴呆；堆积在皮肤上，形成老年斑。 　　缺氧和富氧对人体的影响： 　　氧气浓度(%体积) ---征兆(大气压力下) 　　>23.5%---富氧，有强烈爆炸危险 　　20.9%---氧气浓度正常 　　19.5%---氧气最小允许浓度 　　15-19%---降低工作效率，并可导致头部、肺部和循环系统问题 　　10-12%---呼吸急促，判断力丧失，嘴唇发紫 　　8-10%---智力丧失，昏厥，无意识，脸色苍白，嘴唇发紫，恶心呕吐 　　6-8%---8分钟；100%---致命/6分钟；50%---致命/4-5分钟经治疗可痊愈 　　4-6%---40秒内抽搐，呼吸停止，死亡编辑本段制备实验室制法
　　1．加热高锰酸钾，化学式为：2KMnO4=加热=K2MnO4+MnO2+O2↑ 实验室制备氧气装置图
　　2．用催化剂-二氧化锰并加热氯酸钾，化学式为：2KClO3=MnO2催化并加热= 2KCl+3O2↑(部分教材已经删掉) 　　需要特别注意的是，该反应实际上是放热反应，而不是吸热反应。2KClO3= 2KCl+3O2↑，反应放热108kJ 　　3．过氧化氢溶液在催化剂（主要为二氧化锰，三氧化二铁、氧化铜也可）中，生成O2和H2O，化学方程式为： 2H2O2=MnO2= 2H2O+O2↑ 　　另外，三氧化硫分解也可生成氧气，次氯酸、次溴酸、次碘酸分解也可生成氧气（2HCl(Br、I)O =加热或光照=2HCl(Br、I) + O2 ），还有就是电解水（2H2O=电解=2H2+O2) 　　化学诗歌 　　实验先查气密性，受热均匀试管倾。 　　收集常用排水法，先撤导管后移灯。 　　解释： 　　1、实验先查气密性，受热均匀试管倾：“试管倾”的意思是说，安装大试管时，应使试管略微倾斜，即要使试管口低于试管底，这样可以防止加热时药品所含有的少量水分变成水蒸气，到管口处冷凝成水滴而倒流，致使试管破裂。“受热均匀”的意思是说加热试管时必须使试管均匀受热。 　　2、收集常用排水法：意思是说收集氧气时要用排水集气法收集。 　　3、先撤导管后移灯：意思是说在停止制氧气时，务必先把导气管从水槽中撤出，然后再移去酒精灯（如果先撤去酒精灯，则因试管内温度降低，气压减小，水就会沿导管吸到热的试管里，致使试管因急剧冷却而破裂）[3]。 　　工业制造氧气方法 　　1．压缩冷却空气 氧气瓶
（分离液氮与液氧） 　　2． 通过分子筛
核潜艇中制氧气的方法
　　2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 　　此方法的优点：1、常温下进行 2、使氧气和二氧化碳形成循环（人消耗氧气，呼出二氧化碳，而此反应消耗二氧化碳，生成氧气）
宇宙飞船中制氧的方法
　　利用宇航员呼出的二氧化碳气体与超氧化钾作用，产生氧气，供宇航员呼吸用。
物理制氧
　　在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液态氮的沸点是�\196℃，比液态氧的沸点（�\183℃）低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。 　　近年来，膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离，可以得到百分之九十以上氧气的富氧空气。编辑本段测定空气中氧气比例名称
　　红磷燃烧实验【钟罩实验】 红磷燃烧试验
原理
　　红磷在密闭容器中燃烧测定空气中氧气的体积分数 　　方程式：4P+5O2=点燃=2P2O5　 　　现象：*火焰 白烟 放出热量　水沿导管进入集气瓶中至约五分之一处停止
结论
　　氧气约占空气体积的五分之一（原理）（1.氮气难溶于水 2.氮气不可燃不助燃）　 　　药品的选择：选择能与空气中的氧气反应，而不跟氧气及其他气体起反应的固体，且反应后的生成物为固体，这样使密闭容器中气体的量减少，从而使容器中的气体压强变小，大气压将烧杯内的水压入集气瓶中。　 　　药品的替代品：若可燃物用硫或碳代替磷，则烧杯内的水须用NaOH溶液代替，也可起到相同的效果。　 　　实验能够准确测量的关键： 　　1．气密性良好 否则结果偏小。　 　　2．红磷要足(过)量 否则结果偏小。　 　　3．等到装置完全冷却再打开止水夹 否则结果偏小。 　　4．实验开始前加上止水夹 否则结果偏大。 　　5． 红磷点燃后应快速放入集气瓶中并塞紧瓶塞 否则结果偏大。
实验原理
　　红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（P2O5），但由于氧气密度较低，仅为1.4kg/m3，磷的密度较大，大约在2.34t/m3所以，即使集气瓶中空气中氧气全部被消耗完毕，所需红磷的量也极小。生成的五氧化二磷，密度为2.93t/m3，五氧化二磷溶于水，进入水中后会占一定的体积，但是由于其密度是氧气的2000多倍，所以其体积基本可以忽略不计（据计算，即使1m3的空气中的氧气全部耗尽，所生成的五氧化二磷仅为0.5dm3多一点，其体积为总体积的两千分之一)。空气是由78%的氮气（N2），21%的氧气（O2）和1%的其他气体构成的。本文中为计算方便，将空气视为由79%的N2和21%的O2构成的。即在在一个体积的空气中，有0.79体积的氮气和0.21体积的氧气。当0.21体积的氧气被脱去后，由于气体的特性，0.79体积的氮气会自动膨胀至1体积。根据气体压强公式PV/T=nR，在本实验中由于物质的量n没变，R为一常数，温度t忽略不计，当压强为P时，体积v的情况下P1V1=P2V2，也就是说，由于氮气的体积增加了，上升了27%，瓶内气压也就自动从1个大气压下降为0.79个大气压。根据关于气体流动的物理常识，气体会从压强较高的地方流向压强较低的地方，由于瓶内气压为0.79个大气压，瓶外水槽中大气压为1个大气压，出现压强差，水会沿着导管流入集气瓶中。当集气瓶内的大气压恢复到和水槽中大气压相等的时候，水便不再流动。也就是说，当0.79体积的氮气从一个体积恢复至0.79体积时，瓶内气压恢复至一个大气压，水不再流动。而剩余的0.21体积，则由水占据。这里便可以清晰地看出，水的体积和之前被脱去氧气体积相等。
其他方法
　　实验室测定氧气含量除了用红磷燃烧消耗氧气来测定外，还可以用C,S作为反应物测量，这是就需碱性溶液（如氢氧化钠或氢氧化钙溶液），因为反应的生成物都能与其反应被吸收。编辑本段大气层氧气的产生　　地球的大气层形成初期是不含氧气的。 　　 光合作用
原始大气是还原性的，充满了甲烷、氨等气体。 　　大气层氧气的出现源于两种作用。 　　一个是非生物参与的水的光解，一个是生物参与的光合作用。 　　生物的光合作用对大气层的影响巨大。它造成了大气层由还原氛围向氧化氛围的转变。使得水光解产生的氢气能重新被氧化为水回到地球而不至于扩散到外层空间去，从而防止了地球上的水的流失。同时光合作用也加速了大气层氧气的积累，深刻地改变了地球上物种的代谢方式和形态。大气层含氧量在石炭纪的时候一度上升到了35%!。氧气含量的增加造成了依赖于渗透方式输氧的昆虫在形态上的巨型化。在石炭纪曾出现过翼展达一米的巨蜻蜓。编辑本段单线态氧和三线态氧　　普通氧气含有两个未配对的电子，等同于一个双游离基。两个未配对电子的自旋状态相同，自旋量子数之和S=1，2S+1=3，因而基态的氧分子自旋多重性为3，称为三线态氧。 　　在受激发下，氧气分子的两个未配对电子发生配对，自旋量子数的代数和S=0，2S+1=1，称为单线态氧。 　　空气中的氧气绝大多数为三线态氧。紫外线的照射及一些有机分子对氧气的能量传递是形成单线态氧的主要原因。单线态氧的氧化能力高于三线态氧。 　　单线态氧的分子类似烯烃分子，因而可以和双烯发生狄尔斯-阿尔德反应。编辑本段如何制取氧气工业制氧
　　1、空气冷冻分离法 　　空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气。然后，利用氧和氮的沸点的不同，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧(可以达到99．6%的纯度)和纯氮(可以达到99．9%的纯度)。如果增加一些附加装置，还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气，经过压缩机的压缩，最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存，或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使用这种方法生产氧气，虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术，但是产量高，每小时可以产出数干、万立方米的氧气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气，所以从1903年研制出第一台深冷空分制氧机以来，这种制氧方法一直得到最广泛的应用。 　　2、分子筛制氧法（吸附法） 　　利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先，用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中，空气中的氮分子即被分子筛所吸附，氧气进入吸附器内，当吸附器内氧气达到一定量（压力达到一定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间，分子筛吸附的氮逐渐增多，吸附能力减弱，产出的氧气纯度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮，然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法。最近，利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来，便于家庭使用。 　　3、电解制氧法 　　把水放入电解槽中，加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度，然后通入直流电，水就分解为氧气和氢气。每制取一立方米氧，同时获得两立方米氢。用电解法制取一立方米氧要耗电12—15千瓦小时，与上述两种方法的耗电量（0．55—0．60千瓦小时）相比，是很不经济的。所以，电解法不适用于大量制氧。另外同时产生的氢气如果没有妥善的方法收集，在空气中聚集起来，如与氧气混合，容易发生极其剧烈的爆炸。所以，电解法也不适用家庭制氧的方法。
化学制氧
　　工业和医用氧气均购自制氧厂。工厂制氧的原料是空气，故价格非常便宜。但是，氧气的贮存（高压氧气用钢瓶、液氧要用特殊贮罐）、运输、使用不太方便。因此远离氧气厂的偏远山区运输困难，另外有些特殊环境如病人家中、高空飞行、水下航行的潜艇、潜水作业、矿井抢救等携带巨大笨重的钢瓶极为不便，小型钢瓶贮氧量小，使用时间短，因此就出现化学制氧法，在化合物中以无机过氧化物含氧量最多且易释放，目前化学制氧多采用过氧化物来制氧。 　　对无机过氧化合物的科学研究开始于18世纪。1798年德国自然科学家洪堡(Alexandervon Humboldt)采用在高温中把氧化钡氧化的方法，制取了过氧化钡。1810年法国化学家盖一吕萨克(Joseph—Louis Gay—Lussac)和泰纳尔(Louis—Jacques Thenard)合作制取了过氧化钠和过氧化钾。1818年泰纳尔又用酸处理过氧化钡，再经蒸馏发现了过氧化氢。200年来，化学家们不断地研究，发现大量无机过氧化合物。这些过氧化物，在遇热或遇水或遇其他化学试剂的时候，很容易析出氧气。常用的过氧化物有以下几种： 　　1、液体过氧化物（液体产氧剂）—双氧水 　　双氧水的化学名称是过氧化氢(H2O2)，为无色透明液体，有微弱的特殊臭氧味，是很不稳定的物质，在遇热、遇碱、混入杂质等许多情况下都会加速分解。温度每升高5℃，它的分解速度就要增加1．5倍。即便是稀释后浓度为35%的双氧水，在pH值增加(例如贮存在含碱玻璃瓶里)超过6个小时就要发生急剧分解。双氧水中混入少量杂质（如铁、铜、黄铜、青铜、铅、银、铬、锰等金属粉末或它们的盐类），即便在室温下，同样要引起急剧的分解，产生氧气。 　　双氧水是过氧化物中最基本的物质，也是各国科学家最早认识的化学产氧剂。双氧水具有产氧量较大(30%的稀释液中，有效氧含量为14．1%)和成本较低的好处。但是，双氧水是强腐蚀剂，稍稍不慎便会造*身伤害，而且在许多情况下还可引起爆炸或燃烧，无论在使用或贮存、运输中都属于危险品。比如：在常压下，双氧水的蒸汽浓度达到40%以上时，温度过高即有爆炸危险。双氧水与有机物混合，能生成敏感和强烈的高效炸药。双氧水与醇类、甘油等有机物混合，就形成极危险的爆炸性混合物。双氧水是强烈氧化剂，对有机物、特别对纺织物和纸张有腐蚀性，与大多数可燃物接触都能自行燃烧。

热心网友 时间：2024-11-13 14:51

氧气，空气主要组分之一，比空气重，标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时，氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧分子具有顺磁性　中文名：氧气
　　英文名：Oxygen或Oxygen gas　
　　化学式：O₂
　　CAS号：7782-44-7
　　EINECS号：231-956-9
　　相对分子质量：32　
　　物理性质：常温下无色无味气体
　　熔点：-218℃（标准状况）<-218℃淡蓝色雪花状的固体　
　　沸点：-183℃（标准状况）<-183℃淡蓝色液体 >-183℃ 无色无味
　　密度：1.429g/L
　　液氧的密度：1140kg/m3（1.14g/cm3）　
　　溶解度：不易溶于水　标准大气压下1L水中溶解30mL氧气　

热心网友 时间：2024-11-13 14:51

氧气的性质（oxygen ） 　　 概述 　　　中文名：氧气 　　氧是一种化学元素，其原子序数为8，由符号“O”表示。在元素周期表中，氧是氧族元素的一员，它也是一个高反应性的第2周期非金属元素，很容易与几乎所有其它元素形成化合物（主要为氧化物）。在标准状况下，两个氧原子结合形成氧气，是一种无色无嗅无味的双原子气体，化学式为O2。如果按质量计算，氧在宇宙中的含量仅次于氢和氦，在地壳中，氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了水质量的88%，也占了空气体积的20.9%。 　　构成有机体的所有主要化合物都含有氧，包括蛋白质、碳水化合物和脂肪。构成动物壳、牙齿及骨骼的主要无机化合物也含有氧。由蓝藻、藻类和植物经过光合作用所产生的氧气化学式为O2，几乎所有复杂生物的细胞呼吸作用都需要用到氧气。对于厌氧性生物来说，氧气是有毒的。这类生物曾经是早期地球上的主要生物，直到2.5亿年前O2开始在大气层中逐渐积累。氧气的另一个同素异形体是臭氧。在高海拔形成的臭氧层能够隔离来自太阳的紫外线辐射。但是接近地表的臭氧则是一种污染，这些臭氧主要存在与光化学烟雾中。 　　氧气是由约瑟夫·普利斯特里和卡尔·威廉·舍勒独立发现的。虽然卡尔比约瑟夫早发现一年，但由于约瑟夫首先发表论文，所以很多人仍然认为是约瑟夫首先发现的。氧气的英文名是“Oxygen”，由拉瓦锡定名与1777年，拉瓦锡利用氧气所进行的试验在燃烧和腐蚀的方面打败了当时流行的燃素说。在工业上，氧气是通过分馏液态空气制备的，同时使用分子筛除去二氧化碳和氮气。也可以通过电解水等其他方式制备氧气。氧气的运用包括钢铁的冶炼、塑料和纺织品的制造以及作为火箭推进剂与进行氧气疗法，也用来在飞机、潜艇、太空船和潜水中维持生命。 　　氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭，能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色，具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。