九年级化学实验室制氧气的三种方法化学式

2022-04-27 1

  ⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为 同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放 少气体的逸散。

  氧气的用途 用途作用: 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。 化学工业 在生产合成氨时,氧气主要用于原料气的氧化,以强化工艺过程, 提高化肥产量。再例如,重油的高温裂化,以及煤粉的气化等。 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。 医疗保健 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。 其它方面

  如:它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用,达到 焊割金属的作用,各行各业中,特别是机械企业里用途很广,作为切 割之用也很方便,是首选的一种切割方法。

  过度吸氧负作用: 早在 19 世纪中叶,英国科学家保尔·伯特首先发现,如果让

  动物呼吸纯氧会引起中毒,人类也同样。氧气瓶氧气瓶人如果在 大于 0.05MPa(半个大气压)的纯氧环境中,对所有的细胞都有毒 害作用,吸入时间过长,就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障 被破坏,导致肺水肿、肺淤血和出血,严重影响呼吸功能,进而 使各脏器缺氧而发生损害。在 0.1MPa(1 个大气压)的纯氧环境 中,人只能存活 24 小时,就会发生肺炎,最终导致呼吸衰竭、窒 息而死。人在 0.2MPa(2 个大气压)高压纯氧环境中,最多可停 留 1.5 小时~2 小时,超过了会引起脑中毒,生命节奏紊乱,精神 错乱,记忆丧失。如加入 0.3MPa(3 个大气压)甚至更高的氧, 人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死,抽搐昏迷,导致死亡。

  此外,过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞 中的氧化酶发生反应,可生成过氧化氢,进而变成脂褐素。这 种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质,它堆积在心肌,使心肌 细胞老化,心功能减退;堆积在血管壁上,造成血管老化和硬 化;堆积在肝脏,削弱肝功能;堆积在大脑,引起智力下降, 记忆力衰退,人变得痴呆;堆积在皮肤上,形成老年斑。 缺氧和富氧对人体的影响:

  氧气浓度(%体积)---征兆(大气压力下) 100%---致命/6 分钟; 50%---致命/4-5 分钟经治疗可痊愈 23.5%---富氧,有强烈爆炸危险 20.9%---氧气浓度正常 19.5%---氧气最小允许浓度 15-19%---降低工作效率,并可导致头部、肺部和循环系统问题 10-12%---呼吸急促,判断力丧失,嘴唇发紫 8-10%---智力丧失,昏厥,无意识,脸色苍白,嘴唇发紫,恶心 呕吐 6-8%---8 分钟; 4-6%---40 秒内抽搐,呼吸停止,死亡 氧气的工业制法 工业制氧:

  实验室中常用过氧化氢或高锰酸钾分解制取氧气的方法, 具有反应快、操作简便、便于收集等特点,但成本高,无法大 量生产,只能用于实验室中。工业生产则需考虑原料是否易得、 价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影 响等。 空气中约含 21%的氧气,这是制取氧气的廉价、易得的 原料。工业制氧 工业制氧的方法:

  空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不 同,从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化(去 除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰 尘等杂质)、然后进行压缩、冷却,使之成为液态空气。然后,利 用氧和氮的沸点的不同,在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝, 将氧气和氮气分离开来,得到纯氧(可以达到 99.6%的纯度)和纯 氮(可以达到 99.9%的纯度)。如果增加一些附加装置,还可以提 取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由 空气分离装置产出的氧气,经过压缩机的压缩,最后将压缩氧气 装入高压钢瓶贮存,或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使 用这种方法生产氧气,虽然需要大型的成套设备和严格的安全操 作技术,但是产量高,每小时可以产出数干、万立方米的氧气, 而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气, 所以从 1903 年研制出第一台深冷空分制氧机以来,这种制氧方法 一直得到最广泛的应用。

  分子筛制氧法(吸附法) 利用氮分子大于氧分子的特性,使用特制的分子筛把空气

  中的氧离分出来。首先,用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛 进入抽成真空的吸附器中,空气中的氮分子即被分子筛所吸附, 氧气进入吸附器内,当吸附器内氧气达到一定量(压力达到一 定程度)时,即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间,分 子筛吸附的氮逐渐增多,吸附能力减弱,产出的氧气纯度下降,

  需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮,然后重复上述过程。 这种制取氧的方法亦称吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧机 已经开发出来,便于家庭使用。 自然界中的氧循环 氧循环:

  动植物的呼吸作用及人类活动中的燃烧都需要消耗氧气, 产生二氧化碳。但植物的光合作用却大量吸收二氧化碳,释放 氧气,如此构成了生物圈的氧循环(氧循环和碳循环是相互联 系的)。 氧气循环示意图: 工业燃烧、动植物的呼吸消耗空气中的氧气 通过植物的光合作用产生氧气