氧气的思维导图
《氧气的思维导图》
一、 氧气概述
1.1 定义
- 空气中含量最多的气体之一（仅次于氮气）
- 化学式：O₂
- 相对分子质量：32
- 无色、无味气体
- 密度略大于空气
1.2 发现历史
- 1771年：瑞典药剂师舍勒加热氧化镁制得氧气（未发表）
- 1774年：英国科学家普利斯特里通过加热氧化汞发现氧气
- 法国科学家拉瓦锡命名为“Oxygen”（意为“酸的制造者”），并确定其为一种元素
1.3 存在形式
- 游离态：空气、溶解于水
- 化合态：水中（H₂O）、岩石、土壤、生物体（有机物）
二、 氧气的性质
2.1 物理性质
- 无色、无味气体
- 密度：1.429 g/L (标准状况)
- 溶解性：不易溶于水，但随着温度降低溶解度增大
- 熔点：-218.4℃
- 沸点：-183℃
- 液态氧：淡蓝色液体
- 固态氧：蓝色固体
2.2 化学性质
2.2.1 氧化性
- 强氧化剂：能与多种物质发生氧化反应
- 支持燃烧：可燃物在氧气中燃烧比在空气中更剧烈
- 重要反应：
- 与金属反应：生成金属氧化物（如：铁锈）
- 与非金属反应：生成非金属氧化物（如：二氧化硫）
- 与有机物反应：生成二氧化碳和水（如：呼吸作用、燃烧）
- 特殊反应：
- 与氢气反应：生成水（爆炸性混合气体）
- 与一氧化碳反应：生成二氧化碳（CO中毒原理）
2.2.2 化学性质特点
- 常温下：性质不活泼，不易与其他物质发生反应
- 点燃或加热：能与许多物质发生剧烈反应
三、 氧气的制取
3.1 工业制法
- 分离液态空气法
- 原理：利用氮气和氧气沸点不同
- 步骤：
- 压缩空气并降温，使之变成液态空气
- 升高液态空气温度，氮气先挥发（沸点低），剩余液态氧
- 成本较高，适合大规模生产
3.2 实验室制法
3.2.1 加热高锰酸钾
- 原理：2KMnO₄ =△= K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑
- 装置：需要加热，试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管
- 注意事项：
- 试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管
- 导管要伸入试管内少许
- 停止加热时，先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，防止水倒吸
- 收集方法：排水法、向上排空气法
3.2.2 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物
- 原理：2KClO₃ =MnO₂=△= 2KCl + 3O₂↑
- 二氧化锰：催化剂
- 装置：与高锰酸钾制氧气类似
- 收集方法：排水法、向上排空气法
3.2.3 分解过氧化氢
- 原理：2H₂O₂ =MnO₂= 2H₂O + O₂↑
- 二氧化锰：催化剂
- 装置：常温型，简单
- 优点：反应速率快，操作简便，安全，产物无污染
- 收集方法：排水法、向上排空气法
3.3 氧气的检验与验满
- 检验：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则证明是氧气
- 验满：
- 向上排空气法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明已满
- 排水法：观察集气瓶内是否充满水
四、 氧气的用途
4.1 医疗方面
- 供给呼吸：治疗缺氧症、抢救病人
- 高压氧舱：治疗某些疾病
4.2 工业方面
- 炼钢：除去钢中的杂质
- 化工生产：制造硝酸、硫酸等
- 气焊、气割：切割金属
4.3 航空航天方面
- 火箭推进剂：液氧是火箭发动机的助燃剂
- 宇航员：供给呼吸
4.4 日常生活方面
- 潜水：提供呼吸
- 登山：高山氧气稀薄，需要携带氧气瓶
五、 氧气与生命
5.1 呼吸作用
- 生物体利用氧气将有机物氧化分解，释放能量的过程
- 动物、植物、微生物都需要呼吸作用
- 呼吸作用是生命活动的重要保障
5.2 光合作用
- 植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程
- 光合作用是地球上氧气的主要来源
- 维持大气中氧气和二氧化碳的平衡
5.3 保护臭氧层
- 臭氧（O₃）吸收紫外线，保护地球上的生物免受紫外线伤害
- 氧气是生成臭氧的原料之一
六、 氧气的安全
6.1 易燃易爆品
- 氧气本身不燃烧，但能支持燃烧，是助燃剂
- 与可燃物混合，遇明火或高温易发生爆炸
- 可燃物在氧气中燃烧比在空气中更剧烈
6.2 储存注意事项
- 储存于阴凉、通风的仓库内
- 远离火种、热源
- 与易燃物、可燃物等分开存放
- 搬运时轻拿轻放，防止碰撞
6.3 使用注意事项
- 使用氧气时，严禁吸烟、生火
- 使用氧气钢瓶时，要安装减压阀
- 注意通风，防止氧气浓度过高
- 医疗用氧要遵医嘱使用
