气体性质

氧气（oxygen）1.概述中文名：氧气氧是一种化学元素，其原子序数为8，由符号“O”表示。在元素周期表中，氧是氧族元素的一员，它也是一个高反应性的第2周期非金属元素，很容易与几乎所有其它元素形成化合物（主要为氧化物）。在标准状况下，两个氧原子结合形成氧气，是一种无色无嗅无味的双原子气体，化学式为O2。如果按质量计算，氧在宇宙中的含量仅次于氢和氦，在地壳中，氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了水质量的88%，也占了空气体积的20.9%氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭，能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色，具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。2.物理性质在标准状况下，氧气的密度是1.429g∕l，比空气的密度（1.293g∕l）略大。它不易溶于水，无色无味，在室温下，1L水中只能溶解于约30mL氧气。在压强为101kPa时，氧气在-183℃时变为蓝色液体，在-218℃时会变成淡蓝色雪花状的固体。3.化学性质氧气的化学性质比较活泼。除了惰性气体、活性小的金属元素如金、铂、银、钯之外，大部分的元素都能与氧起反应，这些反应称为氧化反应，而反应产生的化合物称为氧化物。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。二、氧气的某些用途和负作用1.冶炼工艺在炼钢过程中吹以高纯度氧气，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应，这不但降低了钢的含碳量，还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度，因此，吹氧不但缩短了冶炼时间，同时提高了钢的质量。高炉炼铁时，提高鼓风中的氧浓度可以降焦比，提高产量。在有色金属冶炼中，采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。2.化学工业在生产合成氨时，氧气主要用于原料气的氧化，例如，重油的高温裂化，以及煤粉的气化等，以强化工艺过程，提高化肥产量。3.国防工业液氧是现代火箭最好的助燃剂，在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂，可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧炸药。4.医疗保健方面供给呼吸：用于缺氧、低氧或无氧环境，例如：潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。三、氧气的制造工业制造氧气方法：1.压缩冷却空气2.通过分子筛四、氧气的发现世界上最早发现氧气的是我国唐朝的炼丹家马和。马和认真地观察各种可燃物，如木炭、硫磺等在空气中燃烧的情况后，提出的结论是：空气成分复杂，主要由阳气(氮气)和阴气(氧气)组成，其中阳气比阴气多得多，阴气可以与可燃物化合把它从空气中除去，而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和进一步指出，阴气存在于青石(氧化物)、火硝(硝酸盐)等物质中。如用火来加热它们，阴气就会放出来，他还认为水中也有大量阴气，不过常难把它取出来。马和的发现比欧洲早1000年。马和把毕生研究的成果记录在一本名叫《平龙认》的书中，该书68页，出版日期是唐至德元年(756年)3月9日，一直流传到清代，后被德国侵略者乘乱抢走。1774年英国化学家J.普里斯特利里和他的同伴用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞，制得纯氧，并发现它助燃和帮助呼吸，称之为“脱燃素空气”。瑞典C.W.舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气虽然比普里斯特利还要早一年，但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到1777年才发表，但他们二人确属各自独立制得氧。1774年，普里斯特利访问法国，把制氧方法告诉A.-L.拉瓦锡，后者于1775年重复这个实验，把空气中能够帮助呼吸和助燃的气体称为oxygene，这个字来源于希腊文oxygenēs，含义是“酸的形成者”。因此，后世把这三位学者都确认为氧气的发现者。五、氧气名称的由来氧气（Oxygen）希腊文的意思是“酸素”，该名称是由法国化学家拉瓦锡所起，原因是拉瓦锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。现在日文里氧气的名称仍然是“酸素”。而台语受到台湾日治时期的影响，也以“酸素”之日语发音称呼氧气。氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。氢气氢气（Hydrogen）是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小，只有空气的1/14，即在标准大气压,0℃下,氢气的密度为0.0899g/L。所以氢气可作为飞艇的填充气体（由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充）。灌好的氢气球，往往过一夜，第二天就飞不起来了。这是因为氢气能钻过橡胶上人眼看不见的小细孔，溜之大吉。不仅如此,在高温、高压下,氢气甚至可以穿过很厚的钢板。同位素在自然界中存在的同位素有:H1(氕piē）、H2(氘dāo，重氢)、H3(氚chuān,超重氢)发现1766年由卡文迪许（H.Cavendish）在英国判明。在化学史上，人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氧的化合物而非元素”这两项重大成就，主要归功于英国化学家和物理学家卡文迪许（Cavendish，H.1731-1810）。理化性质氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。分子式：H2。标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，比空气轻得多）。因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。另外，在101千帕压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）。金属钯对氢气的吸附作用最强。重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体，是普通氢的一种稳定同位素。它在通常水的氢中含0.0139%～0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同。但因质量大，反应速度小一些。氢气分类标准工业氢GB/T3634-1995H2≥99.90%（优等品）H2≥99.50%（一等品）H2≥99.00%（合格品）纯氢GB/T7445-1995H2≥99.99%高纯氢GB/T7445-1995H2≥99.999%超高纯氢GB/T7445-1995H2≥99.9999%氢气的产生由水通电产生氢气和氧气主要性能高燃烧性，还原剂，液态温度比氮更低a.可燃性：纯氢的引燃温度为400℃。氢气在空气里的燃烧，实际上是与空气里的氧气发生反应，生成水。2H2+O2=2H2O(点燃)这一反应过程中有大量热放出，火焰呈淡蓝色。燃烧时放出热量是相同条件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。我国长征3号火箭就用液氢燃料。不纯的H2点燃时会发生爆炸。但有一个极限，当空气中所含氢气的体积占混合体积的４％－７４.2%时，点燃都会产生爆炸，这个体积分数范围叫爆炸极限。b.还原性氢气与氧化铜反应，实质是氢气夺取氧化铜中的氧生成水，使氧化铜变为红色的金属铜。CuO+H2=Cu+H2O(加热)CO+3H2=CH4+H2O(催化剂)在这个反应中，氧化铜失去氧变成铜，氧化铜被还原了，即氧化铜发生了还原反应。这种含氧化合物失去氧的反应，叫做还原反应。能夺取含氧化物里的氧，使它发生还原反应是的物质，叫做还原剂。还原剂具有还原性。根据氢气所具有的燃烧性质，它可以作为燃料，可以应用与航天、焊接、军事等方面；根据它的还原性，还可以用于冶炼某些金属材料等方面。此外，氢气与有机物的加成反应也体现了氢气的还原性，如CH2＝CH2+H2→CH3CH3一原始氢气生产方法：原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气，大部分分布在宇宙空间内和大的星球中，是恒星的核燃料，是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。只有它的化合物。二人造氢气生产方法：可分为以下几种⒈工业氢气生产方法：⑴由煤和水生产氢气（生产设备煤气发生设备，变压吸附设备）⑵有裂化石油气生产（生产设备裂化设备，变压吸附设备，脱碳设备）⑶电解水生产（生产设备电解槽设备）⑷工业废气。⒉民用氢气生产方法：⑴氨分解（生产设备汽化炉，分解炉，变压吸附设备）⑵由活泼金属与酸（生产设备不锈钢或玻璃容器设备）⑵强碱与铝或硅（生产设备充氢气球机设备）一般生产氢气球都用此方法。⒊试验室氢气生产方法：硫酸与锌粒（生产设备启普发生器）4.其他(1)由重水电解。(2)由液氢低温精镏。应用氢是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢也是一种理想的二次能源（二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源）。在一般情况下，氢极易与氧结合。这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中，在氮气保护气氛中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。主要用途及应用行业用途：核研究、氘核加速器的轰击粒子、示踪剂。应用行业：石油精炼；浮法玻璃；电子；食品；化工生产；航天；汽车业包装、贮存和运输包装方式：氢气拖车/瓶组/钢瓶运输方式：氢的贮运有四种方式可供选择，即气态贮运、液态贮运、金属氢化物贮运和微球贮运。目前，实际应用的只有前三种，微球贮运方式尚在研究中。安全注意事项氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险，其中，氢与氟的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸，与氯的混合比为1：1时，在光照下也可爆炸。氢由于无色无味，燃烧时火焰是透明的，因此其存在不易被感官发现，在许多情况下向氢气中加入乙硫醇，以便感官察觉，并可同时付予火焰以颜色。氢虽无毒，在生理上对人体是惰性的，但若空气中氢含量增高，将引起缺氧性窒息。与所有低温液体一样，直接接触液氢将引起冻伤。液氢外溢并突然大面积蒸发还会造成环境缺氧，并有可能和空气一起形成爆炸混合物，引发燃烧爆炸事故。一氧化碳【相对分子质量】28【密度】l.25g/L【熔点（℃）】-199℃【沸点（℃）】-191.5℃【性状】中性气体一氧化碳的物理性质在通常状况下,一氧化碳是无色、无臭、无味、难溶于水的气体，熔点-199℃，沸点-191.5℃。标准状况下气体密度为l.25g/L,和空气密度(标准状况下1.293g/L）相差很小,这也是容易发生煤气中毒的因素之一。它为中性气体。分子结构：一氧化碳分子为极性分子，但由于存在反馈电子，分子的极性很弱。分子形状为直线形。一氧化碳的化学性质一氧化碳分子中碳元素的化合价是+2，能进一步被氧化成＋4价，从而使一氧化碳具有可燃性和还原性，一氧化碳能够在空气中或氧气中燃烧，生成二氧化碳：2CO＋O2=2CO2燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。实验室一般使用浓硫酸或加热条件下催化草酸分解并用氢氧化钠除掉二氧化碳制得一氧化碳一氧化碳作为还原剂，高温时能将许多金属氧化物还原成金属单质，因此常用于金属的冶炼。如：将黑色的氧化铜还原成红色的金属铜，将氧化锌还原成金属锌一氧化碳还有一个重要性质：在加热和加压的条件下，它能和一些金属单质发生反应，组成分子化合物。如Ni(CO)4（四羰基镍）、Fe(CO)5（五羰基铁）等，这些物质都不稳定，加热时立即分解成相应的金属和一氧化碳，这是提纯金属和制得纯一氧化碳的方法之一。但这些物质都有剧毒，且极难治疗！一氧化碳是大气中分布最广和数量最多的污染物，也是燃烧过程中生成的重要污染物之一。大气中的CO主要来源是内燃机排气，其次是锅炉中化石燃料的燃烧。CO是不完全燃烧的产物之一。若能组织良好的燃烧过程，即具备充足的氧气、充分的混合，足够高的温度和较长的滞留时间，中间产物CO最终会燃烧完毕，生成CO2或H2O。因此，控制CO的排放不是企图抑制它的形成，而是努力使之完全燃烧研究表明