§ 2·2 氧气的性质
氧的元素符号是O,原子量是16。氧气的分子式是O2,分子量是32。
氧气的物理性质氧气是无、无味、无嗅的气体,比空气略为重些,在0℃和1大气压下,1升氧气重1.429克(1升空气重1.293克)。在增加压强和降低温度时,氧气也能变成液态的甚至固态的。液态氧是一种淡蓝的液体,它在-183℃时沸腾,并在-218℃时凝成淡蓝的固体。
氧气在水中较难溶解。在20℃和1大气压下,1升水只能溶解0.03升的氧气。这些溶解在水里的氧气,对维持水生动物的生命有着重要的作用。
氧气的化学性质
1.氧气和非金属的反应
⑴把红磷(旧称赤磷,由磷元素组成的一种红褐粉末状的单质)放在燃烧匙里,在酒精灯上加热,它能在空气里燃烧,并发出微弱的火光。如果把燃着的磷插入充满氧气的集气瓶里(图2·1),这时磷的燃烧比在空气里剧烈得多,发出的光也明亮得多,同时瓶里充满了白烟。稍过一些时候,白烟慢慢消失,在瓶壁上附着一层白的粉末。这种白固体是磷和氧气发生反应以后生成的新物质,叫做五氧化二磷,它的分子式是P2O5。从这个分子式可以看出,五氧化二磷的分子是由2个磷原子和5个氧原子结合
而成的,这个化学反应,可以用下面的式子来表示:
点燃
磷+ 氧气五氧化二磷
(P)(O2)(P2O5)
在这种分子式里,记号“→”上面,注明了发生这一反应所需的条件。例如必须先把红磷“点燃”(这就是条件)后,再放入氧气瓶里,红磷才会和氧剧烈化合,生成五氧化二磷,否则,上述反应不会发生的。
⑵木炭(它的主要成分是碳)在空气里虽然也能燃烧,但只能发出暗红的光。如果把燃着的木炭放进充满氧气的集气瓶里(图2·2),这时木炭燃烧得更加旺盛,发出较强的光辉。在木炭燃烧过的那只集气瓶里,如果倒入一些澄清的石灰水,石灰水立刻变得浑浊,这证明瓶子里有二氧化碳存在(见§3·4)。二氧化碳是碳和氧气发生反应以后生成的新物质,它的分子式是CO2。这个化学反应,可以用下面的式子表示:
点燃win10背景
碳+ 氧气二氧化碳
(C)(O2)(CO2)
除了上面所讲的磷和碳外,大多数的非金属都能在一定条件下和氧气发生反应。例如,氢气在氧气里燃烧生成水(H2O),硫在氧气里燃烧生成二氧化硫(SO2),等等。
2.氧气和金属的反应绝大多数的金属(除金、铂等少数几种外)也都能和氧气发生反应。有些化学性质比较活泼的金属(例如钠、钾等),在常温下就能和氧气迅速反应。有些金属在高温时能够在纯氧里剧烈燃烧起来。例如铁,一般说来在空气里是不能燃烧的,但在纯氧里却可以燃烧,这可以从下面的实验观察得到。广州跨年演唱会
把一根细铁丝盘成螺旋状,铁丝一端缚一根火柴梗,把火柴梗点燃后,立即将铁丝插入氧气瓶里(在贮氧气的氧气瓶里,要留有少许水,以免燃烧的铁屑落入瓶底时把集气瓶炸裂),这时被火柴梗烧热的铁丝在纯氧里发生猛烈的燃烧。由于燃烧时产生很多热量,使燃着的铁丝被灼热成白炽状态,发出强烈的白光,火花四射(图2·3),生成了四氧化三铁,它的分子式是Fe 3O 4。这个变化可用下面的式子来表示:
234(O )  (Fe)              (Fe O )+−−−→灼热氧气铁四氧化三铁
3.氧气和化合物的反应  氧气除了能和多种单质(非金属和金属)发生反应外,还能和某些化合物,特别是含碳的化合物发生反应。我们知道,木柴、酒精、煤气(这些物质里都包含有含碳的化合物)等常用作燃料,都能够在空气里燃烧,实际上它们是和空气里的氧气发生反应。
许多食物在空气里腐败,也是和空气里的氧气发生反应的结果。
从上面这些化学反应,可以看出氧气的化学性质非常活泼,它能和很多物质(单质和化合物)发生反应,在反应的过程里,许多物质在氧气里剧烈地燃烧起来,并放出大量的热。
习题2·2
蒸菠菜的做法1.说明氧气的物理性质。
2.分别叙述红磷、木炭和铁在氧气里燃烧的现象,燃烧以后各自生成了什么物质?写出它们的分子式。
3.为什么物质在空气里燃烧不如在纯氧里燃烧那样剧烈?
§2·3 化合反应
从前面所讲的氧气和磷、碳、铁等物质发生的化学反应里,可以看出:两种物质相互反应,结果变成了一种新物质。
在化学里,由两种或两种以上的物质相互反应生成一种新物质的化学反应叫化合反应。
化合反应和前面(§1·5)所讲的分解反应恰好有着相反的意义,它们是化学反应里的两种不同类型。
从原子-分子论的观点看来,化合反应是两种或两种以上物质分子里的原子相互结合,生成另一种新物质的分子。
上面讲到的那些化合反应,是一些物质(磷、碳、铁等)和氧气化合的反应,像这一类物质跟氧所起的反应称作氧化反应。
物质发生氧化反应时,常放出大量的热。有些氧化反应进行得非常剧烈,在放出热量的同时还有明显的光产生。但是也有些氧化反应进行得较为缓慢(见§2·7),放出的热随时散失在空气中,物质的温度并不升高太多,常常不容易觉察出来。
物质发生氧化反应的结果,常有氧化物生成。所谓氧化物,是指那些由两种元素组成的化合物,其中一种元素是氧。例如五氧化二磷(P2O5)、二氧化碳(CO2)、四氧化三铁(Fe3O4)等都是氧化物。但硫酸(H2SO4)不是氧化物,因为虽然它的组成里也含有氧元素,但它是由三种元素组成的。
习题2·3
团日活动策划书格式1.化合反应和分解反应有什么不同?举例说明。
2.什么叫做氧化反应?举出三个例子。
3.指出下列物质中哪些是氧化物?哪些不是?为什么?
CaO SO2KClO3Fe3O4CaCO3
§2·4 氧气的用途
物质的用途往往决定于该物质的某种性质。
有些气体在氧气里燃烧时能够产生很高的温度,利用这一性质,可以对某
些金属进行加工。例如用一种叫做氧炔吹管
....的装置,可以使乙炔(quē,是一种可燃性气体,俗名叫做电石气,它是由电石CaC2和水作用而制得的,分子式是什么酒最贵
C2H2)在氧气里燃烧,火焰(叫做氧炔
美丽秋天
..焰.)的温度很高,约达3000℃左右,能使钢铁等一般金属熔化。氧炔焰可以用来焊接或切割金属制品。
氧炔吹管的结构如图2·4所示。在氧炔吹管里,根据气体的通路,分成内管和外管两部分,内管通入氧气,外管通入乙炔。在管口点燃乙炔时,乙炔就在氧气里燃烧,产生高温的火焰。焊接金属时(图2·5),使火焰先把焊接部分烧红,同时再烧熔一根金属焊条,使从焊条滴下的熔液填结在焊接部分的缝隙里,
冷却后,焊接的部分就熔接在一起了,用这样的方法焊接金属制品叫做气焊
..。