氧氣的物理和化學性質

General 更新 2024年11月05日

  氧氣,化學式O2,式量32.00,無色無味氣體,氧元素最常見的單質形態。接下來小編為你整理了,一起來看看吧。

  氧氣的物理性質

  無色無味氣體,熔點218.8℃,沸點-183.1℃,相對密度1.14***-183℃,水=1***,相對蒸氣密度1.43***空氣=1***,飽和蒸氣壓506.62kPa***-164℃***,臨界溫度-118.95℃,臨界壓力5.08MPa,辛醇/水分配係數:0.65。大氣中體積分數:20.95%***約21%***。

  同素異形體:臭氧***O***,四聚氧***O***,紅氧***O***。

氧氣的物理常數
性質 條件或符號 單位 資料
氣體密度   克/立方厘米 0.001331
液體密度   千克/升 1.141
氣體比重 空氣=1   1.105
摩爾體積 標準狀況 升/摩爾 22.39
溶解熱   千焦/摩爾 0.44
氣化熱   千焦/摩爾 6.82
介電常數 20℃,1大氣壓   1.0004947+2
液氧介電常數 -193℃   1.507
折射係數 0℃,1大氣壓   1.000271
磁感性 20℃ 立方厘米/克 106.2
遷移率 正離子 負離子 平方釐米/伏.秒 平方釐米伏.秒 1.32 1.83
擴散係數 (同種氣體中) 0℃,133.3Pa 正離子 負離子 平方釐米/伏.秒 平方釐米/伏.秒 21.3 32.0
在水中的分子擴散係數 20℃ 平方釐米/伏.時 6.7×10 -2
電離能 氧分子 千焦/摩爾 1165.9

  表格參考資料來源:高純氣體

  氧氣的化學性質

  氧氣的化學性質比較活潑。除了稀有氣體、活性小的金屬元素如金、鉑、銀之外,大部分的元素都能與氧氣反應,這些反應稱為氧化反應,而經過反應產生的化合物***有兩種元素構成,且一種元素為氧元素***稱為氧化物。一般而言,非金屬氧化物的水溶液呈酸性,而鹼金屬或鹼土金屬氧化物則為鹼性。此外,幾乎所有的有機化合物,可在氧中劇烈燃生成二氧化碳與水。化學上曾將物質與氧氣發生的化學反應定義為氧化反應,氧化還原反應指發生電子轉移或偏移的反應。氧氣具有助燃性,氧化性。

與金屬的反應
  化學方程式 現象
與鉀的反應 
4K+O =2K O
鉀的表面變暗 
2K+O =K   
K+O =KO ( 超氧化鉀 )
 
與鈉的反應  4Na+O =2Na  鈉的表面變暗 
  產生黃色火焰,放出大量的熱,生成淡黃色粉末 
與鎂的反應  2Mg+O = 點燃 =2MgO  劇烈燃燒發出耀眼的強光,放出大量熱,生成白色粉末狀固體。 
與鋁的反應  4Al+3O = 點燃 =2Al  發出明亮的光,放出熱量,生成白色固體。 
與鐵的反應 
 
 (鐵鏽的形成)
 
3Fe+2O = 點燃 =Fe  紅熱的鐵絲劇烈燃燒,火星四射,放出大量熱,生成黑色固體。
鐵絲在充滿氧氣的集氣瓶中燃燒
與鋅的反應  2Zn+O = 點燃 =2ZnO   
與銅的反應 
 
加熱後亮紅色的銅絲表面生成一層黑色物質。
與非金屬的反應
 
化學方程式
現象
與氫氣的反應
2H +O = 點燃 =2H O
安靜地燃燒,產生淡藍色的火焰,生成水並放出大量的熱。 [8]
與碳的反應
C+O = 點燃 =CO 2
劇烈燃燒,發出白光,放出熱量,生成使 澄清石灰水 變渾濁的氣體。 [9]
2C+O = 點燃 =2CO (氧氣不充足時)
 
與硫的反應
S+O = 點燃 =SO 2
在空氣中燃燒,發出微弱的淡藍色火焰;在純氧中燃燒得更旺,發出藍紫色火焰,放出熱量,生成有刺激性氣味的氣體 [10] 。該氣體能使澄清石灰水變渾濁,且能使酸性高錳酸鉀溶液或 品紅 溶液褪色,褪色的品紅溶液加熱後顏色又恢復為紅色。
硫在氧氣中燃燒
與 紅磷 的反應
4P+5O = 點燃 =2P 5
發出耀眼白光,放熱,生成大量白煙。
與 白磷 的反應
 
白磷在空氣中自燃,發光發熱,生成白煙。
與氮氣的反應
+O = 高溫或放電 =2NO
 
與有機物的反應
如甲烷、乙炔、酒精、石蠟等能在氧氣中燃燒生成水和二氧化碳。
氣態烴類的燃燒通常發出明亮的藍色火焰,放出大量的熱,生成水和能使澄清石灰水變渾濁的氣體。
甲烷  CH +2O = 點燃 =CO +2H   
乙烯  +3O = 點燃 =2CO +2H   
乙炔  2C +5O = 點燃 =4CO +2H   
苯  2C +15O = 點燃 =12CO +6H  在空氣中燃燒時,火焰明亮並有濃黑煙。
甲醇  2CH OH+3O = 點燃 =2CO +4H   
乙醇  CH CH OH+3O = 點燃 =2CO +3H   
烴 的燃燒通式 
 
 = 點燃 CO +2 HO
(通式完成後應注意化簡!下同)
 
碳氫氧化合物與氧氣發生燃燒的通式  4C +(4 -2 )O = 點燃 =4CO +2   
乙醇被氧氣氧化
此反應包含兩個步驟:
 
氯仿與氧氣的反應  2CHCl +O =2COCl (光氣)+2HCl   
其它有氧氣參加的化學反應 
硫化氫 的燃燒 
2H S+3O (過量)= 點燃 =2H O+2SO [11]
2H S+O (少量)= 點燃 =2H O+2S [11]
煅燒 黃鐵礦  4FeS +11O = 高溫 =2Fe +8SO 
二氧化硫的催化氧化 
2SO +O  催化劑,△ →2SO 3
空氣中硫酸酸雨的形成 
2SO +O +2H O=2H SO 4
氨在純氧中的燃燒  4NH +3O (純)= 點燃 =2N +6H 
氨的催化氧化   
一氧化氮 與氧氣的反應 
2NO+O =2NO 2
轉化為 臭氧 的反應 3O = 放電 =2O (該反應為可逆反應)

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