氧的物理化学性质及应用
氧的物理化学性质及应用2010-12-10 07:40氧气空气的组分之一,无、无臭、无味。氧气比空气重,在标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升,能溶于水,但溶解度很小。
在压强为101kPa时,氧气在约-180摄氏度时变为淡蓝液体,在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝固体。
氧气能与很多元素直接化合,生成氧化物。
氧气是燃烧和动植物呼吸所必需的气体,富氧空气用于医疗和高空飞行,纯氧用于炼钢和切割、焊接金属,液氧用做火箭发动机的氧化剂。
生产上应用的氧气由液态空气分馏而得。实验室借含氧盐类(氯酸钾、高锰酸钾等)受热分解来制取氧气。
物理性质:
①,味,态:无无味气体(标准状况)
②熔沸点:
③密度:大于空气
④水溶性:不易溶于水
⑤贮存:天蓝钢瓶
化学性质:
一、氧气跟金属反应:
2Mg+O2==2MgO,剧烈燃烧发出耀眼的强光,放出大量热,生成白固体。
3Fe+2O==2Fe3O4,红热的铁丝剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑
固体。
2Cu+O2==2CuO,加热后亮红的铜丝表面生成一层黑物质。
二、氧气跟非金属反应:
C+O2==CO2,剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成使石灰水变浑浊的气体。
S+O2==SO2,发生明亮的蓝紫火焰,放出热量,生成有刺激性气味的气体。
4P+5O2==2P2O5,剧烈燃烧,发出明亮光辉,放出热量,生成白烟。
三、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。
CH4+2O==2CO2+2H2O 2C2H2+5O2==4CO2+2H2O
oxygen氧气的用途
一种化学元素。化学符号O,原子序数8,原子量15.9994,属周期系ⅥA 族。
氧的发现1774年英国J.普里斯特利用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热
,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。
氧的存在氧有三种稳定同位素,即氧16、氧17和氧18,其中氧16含量占99.759%。氧在地壳中的含量为48.6%,居首位,氧在地球上分布极广,大气中
的氧占23%,海洋和江河湖泊中到处都是氧的化合物水,氧在水中占88.8%。地球上还存在着许多含氧酸盐,如土壤中所含的铝硅酸盐,还有硅酸盐、氧化物、碳酸盐的矿物。大气中的氧不断地用于动物的新陈代谢,人体中氧占65%,植
物的光合作用能把二氧化碳转变为氧气,使氧得以不断地循环。虽然地球上到
处是氧,但氧主要是从空气中提取的,有取之不尽的资源。
物理化学性质氧是无、无臭、无味的气体,熔点-218.4℃,沸点-
182.962℃,气体密度1.429克/厘米3,液态氧是淡蓝的。氧是化学性质活
泼的元素,除了惰性气体,卤素中的氯、溴、碘以及一些不活泼的金属(如金、铂)之外,绝大多数非金属和金属都能直接与氧化合,但氧可以通过间接的方法与惰性气体氙生成氧化物:
XeF6+3H2OXeO3+6HF
什么是
惰性气体
我们在地球上所见到的一切东西都是由元素化合而成的,而有些元素与其
他元素相比,显得不大愿意参与化合反应。然而,在1988年年初,一位名叫W·科克(W.Koch)的美国化学家证明,即使最不合的元素也可以诱使它参与化合反应。最不喜欢结合的元素是一组被称作"惰性气体"("惰性"一词的英文原意是"高贵",(异调注:英文中惰性气体为"inert gas"或"noble gas","inert"
意为"惰性的",而"noble"意为"高贵的")这些元素之所以被以此相称,是与它
们孤傲、排他的特性有关)的元素。
惰性气体共有六种,按照原子量递增的顺序排列,依次是氦、氖、氩、氪、氙、氡。在通常情况下,它们不与其他元素化合,而仅以单个原子的形式存在。
事实上,这些原子对于它们自己同类中的其他原子的存在也漠不关心,甚
至不愿互相靠近到可以形成液体的程度,因而在常温下,它们都不会液化。它
们全是气体,存在于大气之中。
首先被发现的惰性气体是氩,1894年就被探测到。它也是最常见的惰性气体,占大气总量的1%。其他惰性气体几年之后才被发现,它们在地球上的含量
很少。当一个原子向另一个原子转移电子或与另一个原子共享电子时,它们便相互化合了。惰性气体不愿这么做,其原因是它们的原子中的电子分布得非常匀称,要想改变其位置就需要输入很大的能量,这种情况是不大可能发生的。
较大的惰性气体原子,例如氡,它的最外层的电子(参与化合反应者)与原子核离得较远。因此,外层电子与原子核之间的吸引力相对来说比较弱。由于这一原因,氡是惰性气体中惰性最弱的,只要化学家创造出合适的条件,也最容易迫使氡参与化合反应。
较小的惰性气体原子,其最外层电子离原子核比较近。这些电子被抓得比较牢固,使其原子难以与其他原子发生化合反应。
事实上,化学家已经迫使原子比较大的惰性气体--氪、氙、氡,与氟和氧那样的原子进行化合,氟与氧特别喜欢接受其他原子的电子。原子更小一些的惰性气体--氦、氖、氩--已经小到惰性十足的程度,迄今为止任何化学家都无法使它们参与化合反应。
原子最小的惰性气体是氦。在所有各类元素中,它是最不喜欢参与化合反应的,也是惰性最强的元素。甚至氦原子本身之间也极不愿意结合,因而直到温度降到4K时,才能变成液态。液态氦是能够存在的温度最低的液体,它对于科学家研究低温是至关重要的。
氦在大气中只有微量的存在,不过当像铀与钍这样的放射性元素衰变时,也能生成氦。这种积聚过程发生在地下,因而在一些油井中能产生氦。这种资源很有限,不过至今尚未耗尽。
每个氦原子只有两个电子,它被氦原子核束缚得如此之紧,以至要想抓走其中的一个电子,比之任何其他原子而言,要付出更多的能量。面对这样紧的束缚,那么是否能使氦原子放弃一个电子,或与其他原子共享一个电子,从而产生化合反应呢?
为了计算电子的行为,化学家采用了一种被称为"量子力学"的数学体系,这是在20世纪20年代创立的。化学家科克把它的原理应用到对氦的研究中。比如.假设一个铍原子(有四个电子)与一个氧原子(有八个电子)进行化合反应。
在化合过程中,铍原子交出两个电子给氧原子,从而使它们结合在一起。用量
子力学进行计算的结果表明,铍原子中背对着氧原子的那一侧电子出现的几率
非常小。
根据量子力学方程,如果一个氦原子参与进来。它就会与铍原子上电子出
现几率非常小的那一侧共享两个电子,从而形成氦-铍-氧的化合物。
迄今为止,还没有其他原子化合反应能够产生俘获氦原子的条件,而且即
便是氦-铍-氧,也只有在足以使空气液化的温度条件下,或许能结合在一起。
现在对于化学家来说,必须对在极低温度条件下的物质进行研究,看看是否真
能够通过实践证实理论,迫使氦参与化合反应,从而打垮这种惰性最强的元素!
同样,氯的氧化物也可以通过间接的方法制得:
2Cl2+2HgOHgOHgCl2+Cl2O
在常温下,氧还可以将其他化合物氧化:
2NO+O22NO2
氧可以将葡萄糖氧化,这一作用是构成生物体呼吸作用的主要反应:
C6H12O6+6O26CO2+6H2O
氧的氧化态为-2、-1、+2。氧的氧化性仅次于氟,因此,氧和氟发生反应时,表现为+2价,形成氟化氧(F2O)。氧与金属元素形成的二元化合物有氧化物、过氧化物、超氧化物。氧分子可以失去一个电子,生成二氧基正离子(),
形成O2PtF6等化合物。
氧气的实验室制法有:①氯酸钾的热分解:
②电解水:
③氧化物热分解:
④以二氧化锰做催化剂,使过氧化氢分解: