工业气体

  • 产品名称: 工业气体
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氧气
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。熔点-218.4℃,沸点-183℃。不易溶于水,1L水中溶解约30mL氧气。在空气中氧气约占21% 。液氧为天蓝色。固氧为蓝色晶体。常温下不很活泼,与许多物质都不易作用。但在高温下则很活泼,能与多种元素直接化合,这与氧原子的电负性仅次于氟有关。[1-2]    氧在自然界中分布最广,占地壳质量的48.6%,是丰度最高的元素。在烃类的氧化、废水的处理、火箭推进剂以及航空、航天和潜水中供动物及人进行呼吸等方面均需要用氧。动物呼吸、燃烧和一切氧化过程(包括有机物的腐败)都消耗氧气。但空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。在金属的切割和焊接中。是用纯度93.5%~99.2%的氧气与可燃气(如乙炔)混合,产生极高温度的火焰,从而使金属熔融。冶金过程离不开氧气。为了强化硝酸和硫酸的生产过程也需要氧。不用空气而用氧与水蒸气的混合物吹人煤气气化炉中,能得到高热值的煤气。医疗用气极为重要。

中文名:氧气
英文名:Oxygen或Oxygen gas
化学式:O?
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℃淡蓝色液体 >-183℃ 无色无味
密度:1.429g/L
液氧的密度:1140kg/m3(1.14g/cm3)
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:马和、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年
同素异形体:臭氧(O3),O4,O8
大气中体积分数:20.95%

  氧气的结构
O?分子内的化学键通常是共价键
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O?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。
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,氧化性。
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:4P+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(该反应为可逆反应)

氧气物理性质
①无色无味的气体
②密度:标准状况下1.429克/升(比空气密度略大)
③不易溶解于水
④-183℃时变为淡蓝色液体;-218℃时变为雪花状淡蓝色固体

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

 


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