氧气的物理和化学性质

发布时间:2017-06-05 16:55

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

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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