氧气是一种无色、无味、无臭的气体,密度比空气略大,微溶于水,化学性质活泼,能支持燃烧和维持呼吸,是地球上绝大多数生物生存的基础。

氧气的物理性质主要包括:在标准状况下,氧气为气体,密度约为1.429 g/L,比空气(约1.293 g/L)稍大;熔点为-218.4℃,沸点为-183℃;在水中溶解度较小,常温下1升水约溶解30毫升氧气。液态氧呈淡蓝色,固态氧为蓝色晶体。
氧气的化学性质非常活泼,属于强氧化剂。它几乎能与所有金属和非金属反应,但反应条件不同。例如,木炭在氧气中燃烧发出白光,生成二氧化碳;铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成四氧化三铁;氢气在氧气中燃烧发出淡蓝色火焰,生成水。氧气还能与许多化合物发生缓慢氧化反应,如食物的腐败、铁的生锈等。
氧气在工业上主要通过分离液态空气法获得,实验室常用高锰酸钾加热分解或过氧化氢催化分解制取。氧气广泛应用于医疗急救、金属切割与焊接、航天助燃、废水处理等领域。同时,氧气参与光合作用和呼吸作用,维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。
【常见问题】
问题1:氧气有哪些重要的化学性质?
回答1:氧气最重要的化学性质是助燃性和氧化性,它能支持燃烧(如木炭、铁丝在氧气中燃烧),并与其他物质发生氧化反应(如铁生锈、食物腐烂)。这些性质决定了氧气在燃烧和生命活动中不可或缺。
问题2:氧气在水中的溶解度对水生生物有何影响?
回答2:氧气微溶于水,但这一微量溶解对水生生物至关重要。鱼、虾等水中生物依靠溶解在水中的氧气进行呼吸。如果水中氧气含量过低(如水污染或高温导致溶解度下降),会导致水生生物缺氧死亡。
问题3:如何证明氧气具有助燃性?
回答3:将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中,木条会复燃,这是检验氧气最常用的方法,直接证明氧气能支持燃烧。另外,将燃烧的蜡烛放入氧气中,火焰会变得更加明亮、剧烈。
问题4:氧气的物理性质中哪些特性影响其储存和运输?
回答4:氧气密度比空气略大,因此收集时可用向上排空气法;氧气微溶于水,可用排水法收集。液态氧沸点低(-183℃),需要在低温或高压条件下储存和运输,通常使用杜瓦瓶或专用钢瓶。


