| 词条 | 氧气 |
| 释义 | 氧气，空气主要组分之一，比空气重，标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升。无色、无臭、无味。在水中溶解度很小。压强为101kPa时，氧气在约-180摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧分子具有顺磁性。 化学性质(性质 与金属反应 与非金属反应 与有机物反应 与其它化合物反应) 用途和负作用(冶炼工艺 化学工业 国防工业 医疗保健 其它方面 过度吸氧的负作用) 简介中文名：氧气 英文名：Oxygen或Oxygen gas 化学式：O₂ CAS号：7782-44-7 EINECS号：231-956-9 相对分子质量：32 物理性质：常温下无色无味气体 熔点：-218℃（标准状况）<-218℃淡蓝色雪花状的固体 沸点：-183℃（标准状况）<-183℃蓝紫色液体 >-183℃ 无色无嗅无味 密度：1.429g∕L 液氧的密度：1.14kg/L 溶解度：不易溶于水 标准大气压下1L水中溶解30mL氧气 发现人：约瑟夫·普里斯特利、卡尔·威廉·舍勒 命名人：拉瓦锡 命名时间：1777 同素异形体：臭氧(O3) 大气中体积分数：20.95% 结构： O₂并不是中学简单所说的共用电子，用8电子理论解释的结果是错误的。 从实验上来说，顺磁共振光谱证明O有顺磁性，还证明O有两个未成对地电子。说明原来的以双键结合的氧分子结构式不符合实际。 氧气的结构结构如右图所示，O分子中并不存在双键，氧分子里形成了两个三电子键 分子轨道为： (σ 1s)2(σ 1s*)2(σ 2s)2(σ 2s*)2(σ 2px)2(π 2py)2(π 2pz)2(π 2py*)1(π 2pz*)1 这是对于O₂成键的表达中唯一能够说明氧气具有顺磁性的，也是目前最为准确的氧气分子结构表达。 结构氧气是双原子分子，两个氧原子进行sp轨道杂化，一个单电子填充进sp杂化轨道，成σ键，另一个单电子填充进p轨道，成π键。氧气是奇电子分子，具有顺磁性。分子轨道式 ：(σ 1s)2(σ 1s*)2(σ 2s)2(σ 2s*)2(σ 2px)2(π 2py)2(π 2pz)2(π 2py*)1(π 2pz*)1 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。 性质助燃性。 与金属反应与钾的反应： 4K+O2=2K2O，钾的表面变暗 2K+O2=K2O2：K+O2=加热=KO2（超氧化钾） 与钠的反应： 4Na+O2=2Na2O，钠的表面变暗 2Na+O2=加热=Na2O2，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： 4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O，（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。 与锌的反应：2Zn+O2=点燃=2ZnO 与铜的反应：2Cu+O2=加热=2CuO，加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。 与非金属反应与氢气的反应：2H2+O2=点燃=2H2O，产生淡蓝色火焰，放出大量的热，并有水生成。 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。 氧气不完全时则产生一氧化碳：2C+O2=点燃=2CO 与硫的反应：S+O2=点燃=SO2，发生明亮的蓝紫色火焰（在纯氧中为蓝紫色火焰，而在空气在中为淡蓝色火焰），放出热量，生成有刺激性气味的气体，该气体也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）。 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：P4+5O2=2P2O5，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 转化为臭氧的反应：3O2=放电=2O3 与有机物反应如甲烷、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 甲醇：2CH3OH+3O2=点燃=2CO2+4H2O 乙醇：CH3CH2OH+3O2==点燃2CO2+3H2O 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（通式完成后应注意化简！下同） 烃的燃烧通式：4CxHy+(4x+y)O2=点燃=4xCO2+2yH2O 乙醇被氧气氧化：2CH3CH2OH+O2=铜或银催化并加热=2CH3CHO+2H2O 此反应包含两个步骤：(1)2Cu+O2=加热=2CuO(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO(乙醛)+Cu+H2O（加热） 氯仿与氧气的反应：2CHCl3+O2=2COCl2光气)+2HCl 与其它化合物反应硫化氢的燃烧：2H2S+3O2(过量)=点燃=2H2O+2SO2；2H2S+O2(少量)=点燃=2H2O+2S 煅烧黄铁矿：4FeS2+11O2=高温=2Fe2O3+8SO2二氧化硫的催化氧化：2SO2+O2=V2O5并加热=2SO3 空气中硫酸酸雨的形成：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 氨气在纯氧中的燃烧：4NH3+3O2(纯)=点燃=2N2+6H2O 氨气的催化氧化：4NH3+5O2=铂催化并加热=4NO+6H2O 一氧化氮与氧气的反应：2NO+O2=2NO2 背景发现世界上最早发现氧气的是中国南陈朝的炼丹家马和。马和认真地观察各种可燃物，如木炭、硫磺等在空气中燃烧的情况后，提出的结论是：空气成分复杂，主要由阳气(氮气)和阴气(氧气)组成，其中阳气比阴气多得多，阴气可以与可燃物化合把它从空气中除去，而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和进一步指出，阴气存在于青石(氧化物)、火硝(硝酸盐)等物质中。如用火来加热它们，阴气就会放出来，他还认为水中也有大量阴气，不过常难把它取出来。马和的发现比欧洲早1000年。 马和把毕生研究的成果记录在一本名叫《平龙认》的书中，该书68页，出版日期是南陈后主至德元年(756年)3月9日，一直流传到清代，后被德国侵略者乘乱抢走。 1774年英国化学家J.普里斯特利里和他的同伴用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞，制得纯氧，并发现它助燃和帮助呼吸，称之为“脱燃素空气”。瑞典C.W.舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气虽然比普里斯特利还要早一年，但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到1777年才发表 ，但他们二人确属各自独立制得氧。1774年，普里斯特利访问法国，把制氧方法告诉A.-L.拉瓦锡，后者于1775年重复这个实验，把空气中能够帮助呼吸和助燃的气体称为oxygene，这个字来源于希腊文oxygenēs，含义是“酸的形成者”。因此，后世把这三位学者都确认为氧气的发现者。 名称的由来氧气（Oxygen）希腊文的意思是“酸素”，该名称是由法国化学家拉瓦锡所起，原因是拉瓦锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。现在日文里氧气的名称仍然是“酸素”。而台语受到台湾日治时期的影响，也以“酸素”之日语发音称呼氧气。 氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。 用途和负作用冶炼工艺在炼钢过程中吹以高纯度氧气，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应，这不但降低了钢的含碳量，还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度，因此，吹氧不但缩短了冶炼时间，同时提高了钢的质量。高炉炼铁时，提高鼓风中的氧浓度可以降焦比，提高产量。在有色金属冶炼中，采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。 化学工业在生产合成氨时，氧气主要用于原料气的氧化，例如，重油的高温裂化，以及煤粉的气化等，以强化工艺过程，提高化肥产量。 国防工业液氧是现代火箭最好的助燃剂，在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂，可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧炸药。 医疗保健供给呼吸：用于缺氧、低氧或无氧环境，例如：潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。 其它方面如：它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用，达到焊割金属的作用，各行各业中，特别是机械企业里用途很广，作为切割之用也很方便，是首选的一种切割方法。 过度吸氧的负作用早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也同样。人如果在大于0.05 MPa（半个大气压）的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入时间过长，就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏，导致肺水肿、肺淤血和出血，严重影响呼吸功能，进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1 MPa（1个大气压）的纯氧环境中，人只能存活24小时，就会发生肺炎，最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa（2个大气压）高压纯氧环境中，最多可停留1.5小时 ~ 2小时，超过了会引起脑中毒，生命节奏紊乱，精神错乱，记忆丧失。如加入0.3 MPa（3个大气压）甚至更高的氧，人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死，抽搐昏迷，导致死亡。 此外，过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应，可生成过氧化氢，进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质，它堆积在心肌，使心肌细胞老化，心功能减退；堆积在血管壁上，造成血管老化和硬化；堆积在肝脏，削弱肝功能；堆积在大脑，引起智力下降，记忆力衰退，人变得痴呆；堆积在皮肤上，形成老年斑。 缺氧和富氧对人体的影响： 氧气浓度(%体积) ---征兆(大气压力下) >23.5%---富氧，有强烈爆炸危险 20.9%---氧气浓度正常 19.5%---氧气最小允许浓度 15-19%---降低工作效率，并可导致头部、肺部和循环系统问题 10-12%---呼吸急促，判断力丧失，嘴唇发紫 8-10%---智力丧失，昏厥，无意识，脸色苍白，嘴唇发紫，恶心呕吐 6-8%---8分钟；100%---致命/6分钟；50%---致命/4-5分钟经治疗可痊愈 4-6%---40秒内抽搐，呼吸停止，死亡 制备实验室制法1．加热高锰酸钾，化学式为：2KMnO4=加热=K2MnO4+MnO2+O2↑ 2．用催化剂-二氧化锰并加热氯酸钾，化学式为：2KClO3=MnO2催化并加热= 2KCl+3O2↑(部分教材已经删掉) 需要特别注意的是，该反应实际上是放热反应，而不是吸热反应。2KClO3= 2KCl+3O2↑，反应放热25.8kcal（kcal这个单位已废弃，自行换算） 3．过氧化氢溶液在催化剂二氧化锰中，生成O2和H2O，化学方程式为： 2H2O2=MnO2= 2H2O+O2↑ 另外，三氧化硫分解也可生成氧气，次氯酸分解也可生成氧气，还有就是电解水 工业制造氧气方法1．压缩冷却空气 2． 通过分子筛 核潜艇中制氧气的方法2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 此方法的优点：1、常温下进行 2、使氧气和二氧化碳形成循环（人消耗氧气，呼出二氧化碳，而此反应消耗二氧化碳，生成氧气） 宇宙飞船中制氧的方法利用宇航员呼出的二氧化碳气体与超氧化钾作用，产生氧气，供宇航员呼吸用。 物理制氧在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液态氮的沸点是‐196℃，比液态氧的沸点（‐183℃）低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。 近年来，膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离，可以得到百分之九十以上氧气的富氧空气。 测定空气中氧气比例名称红磷燃烧实验【钟罩实验】 原理红磷在密闭容器中燃烧测定空气中氧气的体积分数 方程式：4P+5O2=点燃=2P2O5 现象：黄色火焰 白烟 放出热量 水沿导管进入集气瓶中至约五分之一处停止 结论氧气约占空气体积的五分之一（原理）（1.氮气难溶于水 2.氮气不可燃不助燃） 药品的选择：选择能与空气中的氧气反应，而不跟氧气及其他气体起反应的固体，且反应后的生成物为固体，这样使密闭容器中气体的量减少，从而使容器中的气体压强变小，大气压将烧杯内的水压入集气瓶中。 药品的替代品：若可燃物用硫或碳代替磷，则烧杯内的水须用NaOH溶液代替，也可起到相同的效果。 实验能够准确测量的关键： 1．气密性良好 否则结果偏小。 2．红磷要足(过)量 否则结果偏小。 3．等到装置完全冷却再打开止水夹 否则结果偏小。 4．实验开始前加上止水夹 否则结果偏大。 5． 红磷点燃后应快速放入集气瓶中并塞紧瓶塞 否则结果偏大。 实验原理红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（P2O5），但由于氧气密度较低，仅为1.4kg/m3，磷的密度较大，大约在2.34t/m3所以，即使集气瓶中空气中氧气全部被消耗完毕，所需红磷的量也极小。生成的五氧化二磷，密度为2.93t/m3，五氧化二磷溶于水，进入水中后会占一定的体积，但是由于其密度是氧气的2000多倍，所以其体积基本可以忽略不计（据计算，即使1m3的空气中的氧气全部耗尽，所生成的五氧化二磷仅为0.5dm3多一点，其体积为总体积的两千分之一)。空气是由78%的氮气（N2），21%的氧气（O2）和1%的其他气体构成的。本文中为计算方便，将空气视为由79%的N2和21%的O2构成的。即在在一个体积的空气中，有0.79体积的氮气和0.21体积的氧气。当0.21体积的氧气被脱去后，由于气体的特性，0.79体积的氮气会自动膨胀至1体积。根据气体压强公式PV/T=nR，在本实验中由于物质的量n没变，R为一常数，温度t忽略不计，当压强为P时，体积v的情况下P1V1=P2V2，也就是说，由于氮气的体积增加了，上升了27%，瓶内气压也就自动从1个大气压下降为0.79个大气压。根据关于气体流动的物理常识，气体会从压强较高的地方流向压强较低的地方，由于瓶内气压为0.79个大气压，瓶外水槽中大气压为1个大气压，出现压强差，水会沿着导管流入集气瓶中。当集气瓶内的大气压恢复到和水槽中大气压相等的时候，水便不再流动。也就是说，当0.79体积的氮气从一个体积恢复至0.79体积时，瓶内气压恢复至一个大气压，水不再流动。而剩余的0.21体积，则由水占据。这里便可以清晰地看出，水的体积和之前被脱去氧气体积相等。 其他方法实验室测定氧气含量除了用红磷燃烧消耗氧气来测定外，还可以用C,S作为反应物测量，这是就需碱性溶液（如氢氧化钠或氢氧化钙溶液），因为反应的生成物都能与其反应被吸收。 大气层氧气的产生地球的大气层形成初期是不含氧气的。 原始大气是还原性的，充满了甲烷、氨等气体。 大气层氧气的出现源于两种作用。 一个是非生物参与的水的光解，一个是生物参与的光合作用。 生物的光合作用对大气层的影响巨大。它造成了大气层由还原氛围向氧化氛围的转变。使得水光解产生的氢气能重新被氧化为水回到地球而不至于扩散到外层空间去，从而防止了地球上的水的流失。同时光合作用也加速了大气层氧气的积累，深刻地改变了地球上物种的代谢方式和形态。大气层含氧量在石炭纪的时候一度上升到了35%!。氧气含量的增加造成了依赖于渗透方式输氧的昆虫在形态上的巨型化。在石炭纪曾出现过翼展达一米的巨蜻蜓。 单线态氧和三线态氧普通氧气含有两个未配对的电子，等同于一个双游离基。两个未配对电子的自旋状态相同，自旋量子数之和S=1，2S+1=3，因而基态的氧分子自旋多重性为3，称为三线态氧。 在受激发下，氧气分子的两个未配对电子发生配对，自旋量子数的代数和S=0，2S+1=1，称为单线态氧。 空气中的氧气绝大多数为三线态氧。紫外线的照射及一些有机分子对氧气的能量传递是形成单线态氧的主要原因。单线态氧的氧化能力高于三线态氧。 单线态氧的分子类似烯烃分子，因而可以和双烯发生狄尔斯-阿尔德反应。 2010年荷兰同名电影基本信息导演: Hans Van Nuffel 编剧: Jean-Claude Van Rijckeghem/ Hans Van Nuffel 类型:剧情 制片国家/地区:比利时 / 荷兰 语言:荷兰语 上映日期:2010-09-08 片长:98 分钟 又名:Oxygen / Adem 剧情介绍17岁的汤姆患有严重的先天性遗传疾病（囊状纤维化，Cystic Fibrosis），但性格叛逆，他遇到了与自己同病相怜的哈维尔。后者却能以乐观积极的态度对待人生。哈维尔以及住在隔意区的女孩艾莲娜最终帮助让汤姆从阴霾中走出来。 歌曲《氧气》词：廖一梅 曲：张广天 演唱：郝蕾 对我笑吧笑吧 就像你我初次见面 对我说吧说吧 即使誓言明天就变 享用我吧 现在 人生如此飘忽不定 想起我吧 将来 在你变老的那一年 过去岁月总会过去 有你最后和爱情 过去岁月总会过去 有你最后带我离去 所有的光芒都向我涌来 所有的氧气都被我吸光 所有的物体都失去重量 我的爱情走到了所有路的尽头 《氧气》 演唱：范晓萱 沉入越来越深的海底 我开始想念你 我好孤寂 跌进越来越冷的爱里 我快不能呼吸 我想要你 人活著赖著一口氧气 氧气是你 如果你爱我 你会来找我 你会知道我 快不能活 如果你爱我 你会来救我 空气很稀薄 因为寂寞 跌进越来越冷的爱里 我快不能呼吸 我想要你 人活著赖著一口氧气 氧气是你 如果你爱我 你会来找我 你会知道我 快不能活 如果你爱我 你会来救我 空气很稀薄 因为寂寞 如果你爱我 你会来找我 你会知道我 快不能活 如果你爱我 你会来救我 空气很稀薄 因为寂寞 |
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