氧气的物理和化学性质
氧气,化学式O2,式量32.00,无色无味气体,氧元素最常见的单质形态。接下来小编为你整理了氧气的物理和化学性质,一起来看看吧。
氧气的物理性质
无色无味气体,熔点218.8℃,沸点-183.1℃,相对密度1.14(-183℃,水=1),相对蒸气密度1.43(空气=1),饱和蒸气压506.62kPa(-164℃),临界温度-118.95℃,临界压力5.08MPa,辛醇/水分配系数:0.65。大气中体积分数:20.95%(约21%)。
同素异形体:臭氧(O),四聚氧(O),红氧(O)。
氧气的物理常数
性质
条件或符号
单位
数据
气体密度
克/立方厘米
0.001331
液体密度
千克/升
1.141
气体比重
空气=1
1.105
摩尔体积
标准状况
升/摩尔
22.39
溶解热
千焦/摩尔
0.44
气化热
千焦/摩尔
6.82
介电常数
20℃,1大气压
1.0004947+2
液氧介电常数
-193℃
1.507
折射系数
0℃,1大气压
1.000271
磁感性
20℃
立方厘米/克
106.2
迁移率
正离子 负离子
平方厘米/伏.秒 平方厘米伏.秒
1.32 1.83
扩散系数 (同种气体中)
0℃,133.3Pa 正离子 负离子
平方厘米/伏.秒 平方厘米/伏.秒
21.3 32.0
在水中的分子扩散系数
20℃
平方厘米/伏.时
6.7×10-2
电离能
氧分子
千焦/摩尔
1165.9
表格参考资料来源:高纯气体
氧气的化学性质
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。氧气具有助燃性,氧化性。
与金属的反应
化学方程式
现象
与钾的反应
4K+O2=2K2O
钾的表面变暗
2K+O2=K2O2
K+O2=KO2( 超氧化钾 )
与钠的反应
4Na+O2=2Na2O
钠的表面变暗
产生黄色火焰,放出大量的热,生成淡黄色粉末
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
(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。
铁丝在充满氧气的集气瓶中燃烧
与锌的反应
2Zn+O2=点燃=2ZnO
与铜的反应
加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。
与非金属的反应
化学方程式
现象
与氢气的反应
2H2+O2=点燃=2H2O
安静地燃烧,产生淡蓝色的火焰,生成水并放出大量的热。[8]
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。[9]
2C+O2=点燃=2CO (氧气不充足时)
与硫的反应
S+O2=点燃=SO2
在空气中燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰;在纯氧中燃烧得更旺,发出蓝紫色火焰,放出热量,生成有刺激性气味的气体[10]。该气体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。
硫在氧气中燃烧
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
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
与有机物的反应
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
在空气中燃烧时,火焰明亮并有浓黑烟。
甲醇
2CH3OH+3O2=点燃=2CO2+4H2O
乙醇
CH3CH2OH+3O2=点燃=2CO2+3H2O
烃 的燃烧通式
=点燃=xCO2+2yH2O
(通式完成后应注意化简!下同)
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
乙醇被氧气氧化
此反应包含两个步骤:
氯仿与氧气的反应
2CHCl3+O2=2COCl2(光气)+2HCl
其它有氧气参加的化学反应
硫化氢 的燃烧
2H2S+3O2(过量)=点燃=2H2O+2SO2[11]
2H2S+O2(少量)=点燃=2H2O+2S[11]
煅烧 黄铁矿
4FeS2+11O2=高温=2Fe2O3+8SO2
二氧化硫的催化氧化
2SO2+O2←催化剂,△→2SO3
空气中硫酸酸雨的形成
2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
氨在纯氧中的燃烧
4NH3+3O2(纯)=点燃=2N2+6H2O
氨的催化氧化
一氧化氮 与氧气的反应
2NO+O2=2NO2
转化为 臭氧 的反应
3O2=放电=2O3(该反应为可逆反应)
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