化学氧气思维导图
化学氧气思维导图
一、氧气的性质
1. 物理性质
- 颜色：无色
- 气味：无味
- 状态：气体（常温常压下）
- 密度：比空气略大（22.4L约32g）
- 溶解性：不易溶于水（但鱼类得以生存）
- 沸点：较低（液氧易挥发）
2. 化学性质
- 氧化性：
- 本质：氧原子易得到电子，表现出强氧化性。
- 剧烈氧化：燃烧 (与可燃物发生剧烈的发光发热的氧化反应)
- 条件：可燃物、与氧气接触、达到着火点。
- 产物：根据反应物不同，产物也不同 (如：CO2、H2O、SO2、P2O5等)
- 应用：燃料燃烧、炼钢等。
- 实例：木炭燃烧、硫燃烧、铁丝燃烧、镁条燃烧、甲烷燃烧、氢气燃烧等。
- 缓慢氧化：腐蚀、呼吸、发酵、食物腐败等 (与氧气发生的缓慢的氧化反应)
- 本质：也是氧化反应，但反应速率较慢，发光发热不明显。
- 应用：生物的呼吸作用、农家肥的腐熟等。
- 实例：钢铁生锈、食物变质、动植物的呼吸作用。
- 钠：生成氧化钠（淡黄色固体），反应较缓和。
- 镁：生成氧化镁（白色固体），剧烈燃烧，发出耀眼白光。
- 铝：生成氧化铝，常温下形成致密的氧化膜，具有保护作用。
- 铁：生成四氧化三铁（黑色固体），剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。
- 碳：生成二氧化碳 (完全燃烧)，不完全燃烧生成一氧化碳。
- 硫：生成二氧化硫（刺激性气味），空气中燃烧火焰呈淡蓝色，纯氧中燃烧火焰呈蓝紫色。
- 磷：生成五氧化二磷（白色固体），剧烈燃烧，产生大量白烟。
- 氢气：生成水，淡蓝色火焰，放出大量的热。
- 甲烷：生成二氧化碳和水。
- 乙醇：生成二氧化碳和水。
- 一氧化碳：生成二氧化碳。
- 二氧化硫：生成三氧化硫（催化剂，加热）。
二、氧气的制取
1. 实验室制法
- 加热高锰酸钾：
- 原理：2KMnO₄ △== K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑
- 装置：固-固加热型，需要棉花团。
- 步骤：查装定点收离熄
- 收集方法：向上排空气法或排水法 (更纯净)
- 验满：带火星的木条放在集气瓶口，复燃则满。
- 注意事项：试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管；试管口塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管。
- 原理：2KClO₃ MnO₂/△== 2KCl + 3O₂↑
- 催化剂：二氧化锰 (MnO₂)
- 装置：固-固加热型
- 步骤：查装定点收离熄
- 收集方法：向上排空气法或排水法
- 验满：同高锰酸钾
- 注意事项：同高锰酸钾，二氧化锰是催化剂，改变反应速率，本身质量和化学性质不变。
- 原理：2H₂O₂ MnO₂== 2H₂O + O₂↑
- 催化剂：二氧化锰 (MnO₂)
- 装置：固-液常温型
- 步骤：检查装置气密性，加入二氧化锰，慢慢滴加过氧化氢溶液。
- 收集方法：向上排空气法或排水法
- 验满：同高锰酸钾
- 优点：反应条件温和，操作简便。
2. 工业制法
- 分离液态空气：
- 原理：利用氧气和氮气的沸点不同（氧气沸点-183℃，氮气沸点-196℃）
- 步骤：压缩、降温、液化、蒸发
- 获得：先蒸发出来的氮气，剩余液氧。
- 优点：大量生产，成本低廉。
3. 其他制法
- 电解水：2H₂O 通电== 2H₂↑ + O₂↑ (正氧负氢，体积比1:2)
- 光合作用：6CO₂ + 6H₂O 光照/叶绿体== C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑ (生物圈中氧气的重要来源)
三、氧气的用途
1. 支持燃烧
2. 氧化剂
- 炼钢：除去钢中的杂质。
- 化工生产：用于生产各种化工产品（如合成氨、硝酸等）。
- 医疗：急救病人、高山缺氧。
- 切割金属：氧气乙炔焰，高温。
四、相关概念
1. 氧化反应
- 定义：物质与氧气发生的化学反应 (广义上是指物质失去电子的反应)。
- 特征：通常伴随着能量释放 (放热反应)。
- 类型：燃烧、缓慢氧化、金属腐蚀等。
2. 燃烧与爆炸
- 燃烧：剧烈的氧化反应，发光发热。
- 爆炸：在有限空间内，短时间内聚集大量的热和气体，体积迅速膨胀的剧烈化学反应。
- 爆炸的条件：可燃物、助燃物（氧气或氧化剂）、温度达到着火点、有限空间、急速反应。
- 防止爆炸的措施：远离易燃易爆物、保持通风、避免火源等。
3. 纯净物与混合物
4. 催化剂
- 定义：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而自身的质量和化学性质在反应前后都没有发生改变的物质。
- 作用：催化作用 (加快或减慢反应速率)。
- 特性：只改变反应速率，本身质量和化学性质不变。
- 实例：二氧化锰在氯酸钾和过氧化氢分解反应中作催化剂。
五、注意事项
1. 氧气的储存
2. 氧气的运输
3. 安全使用
4. 实验操作规范
