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📜  分子氧——定义、性质、制备、用途

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.029000             🧑  作者: Mango

分子氧——定义、性质、制备、用途

氧是元素周期表硫属元素族的一成员，是一种高反应性非金属，也是一种氧化剂，很容易与大多数元素和其他化合物形成氧化物。氧是地球上最丰富的元素，是宇宙中仅次于氢和氦的第三丰富元素。双原子氧气现在占地球大气的 20.95%。以氧化物形式存在的氧气占地壳的近一半。

具有符号O和原子序数8的化学元素是氧。

氧气

除稀有气体外，氧气几乎与所有元素发生反应。所得化合物称为氧化物。尽管它本身不易燃，但氧气对燃烧至关重要。它也是一种赋予生命的气体，因为哺乳动物需要氧气才能生存，它有助于释放能量。

分子氧的物理性质

  1. 它是一种没有气味、颜色或味道的气体。
  2. 它的密度为 1.429 g/L，比空气重。
  3. 它微溶于水，足以支持水生生物。
  4. 氧气的熔点约为 54.36 K，沸点约为 90.188 K。
  5. 根据温度和压力，氧气可以以所有三种状态存在：固体、液体和气体。

分子氧的化学性质

  • 它直接与几乎所有金属和非金属反应，形成相关元素的氧化物。

4Na + O 2 → 2Na 2 O（含金属）

C + O 2 → CO 2 (非金属)

  • 它具有顺磁性。
  • 通常，氧气不与酸和碱反应。
  • 因为氧气是一种很好的氧化剂，它有助于燃烧。

燃料 + O 2 ⟶ CO 2 + H 2 O

  • 铁锈的形成是由氧气和水分的结合引起的。

Fe + O 2 + H 2 O ⟶ Fe 2 O 3 .nH 2 O（水合氧化铁）

分子氧的实验室制备

在实验室中，分子氧可以通过多种方式制备。

  • 氯酸钾钠与二氧化镁的催化分解产生氧气。该反应在 MnO 2存在下于 420K 加热时发生。

2KClO 3 → 2KCl + 3O 2

  • 电化学系列中具有低电极电位的金属氧化物（如汞和银氧化物）的热分解产生分子氧。

2HgO (s) → 2Hg (l) + O 2 (g)

2PbO 2 (s) → 2PbO (s) + O 2 (g)

  • 当富氧盐（如硝酸盐和高锰酸盐）热分解时，会产生分子氧。

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

2NaNO 3 → 2NaNO 2 + O 2

  • 过氧化氢的分解也会产生氧气，氧化锰（IV）用作催化剂以加速分解。

2H 2 O 2 (aq) → 2H 2 O(l) + O 2 (g)

氧气的工业生产

工业上从空气中生产分子氧有两种主要方法。

  1. N 2以蒸气形式蒸馏，而O 2在液化空气的分馏中仍以液体形式存在。在这种情况下，液态空气是液态氮和液态氧的混合物。由于沸点较低，氮气更易挥发。它首先沸腾，只留下纯氧。
  2. 另一种方法包括使清洁、干燥的空气通过一对沸石分子筛床，该床吸收 N 2气体并输送含有 90-93% 氧气的气体。

氧气的用途

  • 呼吸需要氧气。
  • 它存在于医院和登山使用的氧气瓶中。
  • 它以氧乙炔的形式用于焊接和切割金属。
  • 当氧气与乙炔气反应时，会形成氧乙炔火焰，用于切割和焊接金属。
  • 它用于液体火箭燃料。
  • 用于合成硝酸。
  • 它与二氧化碳或甲烷一起用于人工呼吸。
  • 激光切割利用氧气。
  • 在燃烧过程中，使用氧气。通常在空气中不燃烧的材料在氧气中很容易燃烧，因此将氧气和空气结合起来可以改善燃烧。
  • 氧气用于水处理过程，例如废水净化和污水处理。

示例问题

问题1：为什么氧气是气体而硫是固体？

回答：

问题 2：氧气会与碱金属发生反应吗？

回答：

问题3：氧气有什么用？

回答：

问题 4：分子氧是分子还是化合物？

回答：

问题 5：分子氧是一种蓝色气体，对生命非常重要。对或错？

回答：