氧氣的性質

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定義：

氧氣，空氣主要組分之一，比空氣重，標準狀況（0 和大氣壓強101325帕）下密度為1.429克/升。無色、無臭、無味。在水中溶解度很小。壓強為101kPa時，氧氣在約-183攝氏度時變?yōu)榈{色液體，在約-218攝氏度時變成雪花狀的淡藍色固體。

氧氣的性質：

1.氧氣的物理性質：

（1）無色無味，標況下，氧氣的密度為1.429g/L，密度比空氣大，難溶于水，1L水中只能溶解約30ml的氧氣。

（2）三態(tài)變化：氧氣（無色氣體）液氮（淡藍色液體）固態(tài)氮（淡藍色雪花狀）

（3）工業(yè)產生的氧氣，一般加壓貯存在藍色的鋼瓶中。

2.氧氣的化學性質：

（1）化學性質較活潑，在一定條件下，可以和多種物質發(fā)生化學反應，同時放出熱量；具有助燃性和氧化性，在化學反應中提供氧，是一種常用的氧化劑。

（2）助燃性，氧化性

①與金屬的反應：

2Mg+O22MgO

3Fe+2O2Fe3O4

②與非金屬的反應：

C+O2CO2（O2充分）

2C+O22CO（O2不充分）

③與化合物的反應：

2CO+O22CO2

CH4+2O2CO2+2H2O

C2H5OH+3O22CO2+3H2O

易錯點：

（1）誤認為氧氣具有可燃性，可以做燃料

氧氣可以幫助可燃物燃燒，具有助燃性，它本身不能燃燒，不能做可燃物。

（2）誤認為氧氣的化學性質非?；顫?，能與所有物質發(fā)生反應

氧氣是一種化學性質非?；顫姷臍怏w，在一定條件下能與許多物質發(fā)生化學反應，但不是與所有物質都能發(fā)生化學反應。

（3）誤認為燃燒都需要氧氣

燃燒有廣義和狹義之分，通常所說的燃燒是指可燃物與氧氣發(fā)生的一種發(fā)光，放熱的劇烈的氧化反應。燃燒的條件之一是需要氧氣。但有一些燃燒不需要氧氣，如鎂在二氧化碳中也能燃燒。

（4）誤認為物質與氧氣的反應叫氧化反應

氧化反應是物質與氧發(fā)生的反應，其中包括物質與氧氣中的氧元素發(fā)生的反應，也包括物質與其他含氧物質中的氧元素發(fā)生的反應。如氫氣與氧氣反應生成水是氧化反應，氫氣與氧化銅反應生成銅和水也是氧化反應。

（5）誤認為氧氣與液氧性質不行

物質的性質包括物理性質和化學性質，氧氣與液氧物理性質不同，但化學性質是相同的，因為它們二者的分子構成相同，都是由氧分子構成的。

（6）誤認為含氧的物質都能制取氧氣。

制取氧氣需要含氧的物質，但不是所有的含氧物質都能用來制取氧氣。氧氣的用途

用途作用:

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1. 冶煉工藝 在煉鋼過程中吹以高純度氧氣，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反應，這不但降低了鋼的含碳量，還有利于清除磷、硫、硅等雜質。而且氧化過程中產生的熱量足以維持煉鋼過程所需的溫度，因此，吹氧不但縮短了冶煉時間，同時提高了鋼的質量。高爐煉鐵時，提高鼓風中的氧濃度可以降焦比，提高產量。在有色金屬冶煉中，采用富氧也可以縮短冶煉時間提高產量。

2. 化學工業(yè)

在生產合成氨時，氧氣主要用于原料氣的氧化，以強化工藝過程，提高化肥產量。再例如，重油的高溫裂化，以及煤粉的氣化等。

3. 國防工業(yè)

液氧是現代火箭最好的助燃劑，在超音速飛機中也需要液氧作氧化劑，可燃物質浸漬液氧后具有強烈的爆炸性，可制作液氧炸藥。

4. 醫(yī)療保健

供給呼吸：用于缺氧、低氧或無氧環(huán)境，例如：潛水作業(yè)、登山運動、高空飛行、宇宙航行、醫(yī)療搶救等時。

5. 其它方面

如：它本身作為助燃劑與乙炔、丙烷等可燃氣體配合使用，達到焊割金屬的作用，各行各業(yè)中，特別是機械企業(yè)里用途很廣，作為切割之用也很方便，是首選的一種切割方法。

過度吸氧負作用:

早在19世紀中葉，英國科學家保爾·伯特首先發(fā)現，如果讓動物呼吸純氧會引起中毒，人類也同樣。氧氣瓶氧氣瓶人如果在大于0.05MPa（半個大氣壓）的純氧環(huán)境中，對所有的細胞都有毒害作用，吸入時間過長，就可能發(fā)生“氧中毒”。肺部毛細管屏障被破壞，導致肺水腫、肺淤血和出血，嚴重影響呼吸功能，進而使各臟器缺氧而發(fā)生損害。在0.1MPa（1個大氣壓）的純氧環(huán)境中，人只能存活24小時，就會發(fā)生肺炎，最終導致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2MPa（2個大氣壓）高壓純氧環(huán)境中，最多可停留1.5小時~2小時，超過了會引起腦中毒，生命節(jié)奏紊亂，精神錯亂，記憶喪失。如加入0.3MPa（3個大氣壓）甚至更高的氧，人會在數分鐘內發(fā)生腦細胞變性壞死，抽搐昏迷，導致死亡。

此外，過量吸氧還會促進生命衰老。進入人體的氧與細胞中的氧化酶發(fā)生反應，可生成過氧化氫，進而變成脂褐素。這種脂褐素是加速細胞衰老的有害物質，它堆積在心肌，使心肌細胞老化，心功能減退；堆積在血管壁上，造成血管老化和硬化；堆積在肝臟，削弱肝功能；堆積在大腦，引起智力下降，記憶力衰退，人變得癡呆；堆積在皮膚上，形成老年斑。

缺氧和富氧對人體的影響：

氧氣濃度(%體積)—征兆(大氣壓力下)

100%—致命/6分鐘；

50%—致命/4-5分鐘經治療可痊愈

>23.5%—富氧，有強烈爆炸危險

20.9%—氧氣濃度正常

19.5%—氧氣最小允許濃度

15-19%—降低工作效率，并可導致頭部、肺部和循環(huán)系統(tǒng)問題

10-12%—呼吸急促，判斷力喪失，嘴唇發(fā)紫

8-10%—智力喪失，昏厥，無意識，臉色蒼白，嘴唇發(fā)紫，惡心嘔吐

6-8%—8分鐘；

4-6%—40秒內抽搐，呼吸停止，死亡

氧氣的工業(yè)制法

工業(yè)制氧:

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實驗室中常用過氧化氫或高錳酸鉀分解制取氧氣的方法，具有反應快、操作簡便、便于收集等特點，但成本高，無法大量生產，只能用于實驗室中。工業(yè)生產則需考慮原料是否易得、價格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生產以及對環(huán)境的影響等。 空氣中約含21%的氧氣，這是制取氧氣的廉價、易得的原料。工業(yè)制氧

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工業(yè)制氧的方法:

1、空氣冷凍分離法

空氣中的主要成分是氧氣和氮氣。利用氧氣和氮氣的沸點不同，從空氣中制備氧氣稱空氣分離法。首先把空氣預冷、凈化(去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氫化合物等氣體和灰塵等雜質)、然后進行壓縮、冷卻，使之成為液態(tài)空氣。然后，利用氧和氮的沸點的不同，在精餾塔中把液態(tài)空氣多次蒸發(fā)和冷凝，將氧氣和氮氣分離開來，得到純氧(可以達到99．6%的純度)和純氮(可以達到99．9%的純度)。如果增加一些附加裝置，還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產出的氧氣，經過壓縮機的壓縮，最后將壓縮氧氣裝入高壓鋼瓶貯存，或通過管道直接輸送到工廠、車間使用。使用這種方法生產氧氣，雖然需要大型的成套設備和嚴格的安全操作技術，但是產量高，每小時可以產出數干、萬立方米的氧氣，而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運、不用倉庫儲存的空氣，所以從1903年研制出第一臺深冷空分制氧機以來，這種制氧方法一直得到最廣泛的應用。

2、分子篩制氧法（吸附法）

利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子篩把空氣中的氧離分出來。首先，用壓縮機迫使干燥的空氣通過分子篩進入抽成真空的吸附器中，空氣中的氮分子即被分子篩所吸附，氧氣進入吸附器內，當吸附器內氧氣達到一定量（壓力達到一定程度）時，即可打開出氧閥門放出氧氣。經過一段時間，分子篩吸附的氮逐漸增多，吸附能力減弱，產出的氧氣純度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子篩上面的氮，然后重復上述過程。這種制取氧的方法亦稱吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧機已經開發(fā)出來，便于家庭使用。