1. 氧氣的基本信息

- 氧氣的化學(xué)式為\(O_{2}\)，它是一種無色、無味、無臭的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0℃和1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下，氧氣的密度是\(1.429g/L\)，比空氣的密度（\(1.293g/L\)）略大。它不易溶于水，在室溫下，1L水中大約能溶解30mL氧氣。

- 氧氣是一種雙原子分子，兩個氧原子通過共價鍵結(jié)合在一起。其分子結(jié)構(gòu)使它具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，但在適當(dāng)條件下又能表現(xiàn)出較強(qiáng)的氧化性。

2. 氧氣的發(fā)現(xiàn)歷程

- 1774年，英國化學(xué)家約瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）在用一個大凸透鏡將太陽光聚焦后加熱氧化汞時，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了一種能使燃燒更劇烈的氣體，這就是氧氣。不過，他當(dāng)時將這種氣體稱為“脫燃素空氣”，因?yàn)楫?dāng)時流行的燃素說理論認(rèn)為燃燒是物體釋放燃素的過程。

- 幾乎與此同時，瑞典化學(xué)家卡爾·威廉·舍勒（Carl Wilhelm Scheele）也獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了氧氣。他是通過加熱某些硝酸鹽和氧化物得到這種氣體的。但他的研究成果發(fā)表稍晚于普里斯特利。

- 后來，法國化學(xué)家拉瓦錫（Antoine - Laurent de Lavoisier）通過一系列精確的實(shí)驗(yàn)，推翻了燃素說，正確地解釋了燃燒現(xiàn)象是物質(zhì)與氧氣的氧化反應(yīng)，并將這種氣體命名為“氧氣”（oxygen），這個詞來源于希臘語，意思是“酸的形成者”，因?yàn)楫?dāng)時人們認(rèn)為所有的酸都含有氧。

3. 氧氣的制取方法

- 實(shí)驗(yàn)室制取

- 加熱高錳酸鉀法：反應(yīng)的化學(xué)方程式為\(2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow\)。實(shí)驗(yàn)裝置需要用到酒精燈、試管、鐵架臺、水槽、集氣瓶等。將高錳酸鉀固體裝入試管，用酒精燈加熱，產(chǎn)生的氧氣可以用排水法或向上排空氣法收集。

- 過氧化氫分解法：在二氧化錳作催化劑的條件下，過氧化氫分解生成水和氧氣，化學(xué)方程式為\(2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow\)?？梢允褂梅忠郝┒泛湾F形瓶作為反應(yīng)裝置，把過氧化氫溶液緩慢滴入裝有二氧化錳的錐形瓶中，產(chǎn)生的氧氣同樣可以用排水法或向上排空氣法收集。

- 工業(yè)制取

- 分離液態(tài)空氣法：這是工業(yè)上制取氧氣最常用的方法。利用空氣中氮?dú)夂脱鯕獾姆悬c(diǎn)不同（液態(tài)氮的沸點(diǎn)是\(- 196^{\circ}C\)，液態(tài)氧的沸點(diǎn)是\(-183^{\circ}C\)），先將空氣在低溫下加壓變成液態(tài)，然后逐漸升溫，氮?dú)馐紫绕?，剩下的主要就是液態(tài)氧。這種方法可以大規(guī)模生產(chǎn)氧氣，而且成本相對較低。

4. 氧氣的用途

- 呼吸作用支持：氧氣是生物呼吸過程中必不可少的物質(zhì)。在細(xì)胞呼吸過程中，氧氣參與有氧呼吸的最后階段，與氫結(jié)合生成水，同時釋放出大量的能量，供生物體進(jìn)行各種生理活動，如人類的新陳代謝、運(yùn)動等。

- 燃燒支持：氧氣是燃燒過程中最重要的助燃劑。許多燃料如煤、石油、天然氣等在氧氣充足的條件下才能充分燃燒，產(chǎn)生大量的熱，用于發(fā)電、取暖、工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。例如，在煉鋼過程中，氧氣可以和鐵中的雜質(zhì)碳、硅、錳等發(fā)生氧化反應(yīng)，將這些雜質(zhì)除去，從而提高鋼的質(zhì)量。

- 醫(yī)療用途：在醫(yī)療領(lǐng)域，氧氣用于治療各種缺氧性疾病，如慢性阻塞性肺疾?。–OPD）、心臟病引起的呼吸困難等。它可以通過鼻導(dǎo)管、面罩等方式供給患者呼吸。此外，高壓氧治療也是一種特殊的治療方法，用于治療一氧化碳中毒、厭氧菌感染等疾病，患者在高壓氧艙中呼吸高濃度的氧氣，以促進(jìn)身體的恢復(fù)。

- 化學(xué)工業(yè)用途：氧氣在化學(xué)工業(yè)中用于氧化反應(yīng)，如乙烯氧化制環(huán)氧乙烷，這是生產(chǎn)聚酯纖維等多種化工產(chǎn)品的重要原料；在甲醇氧化制甲醛的過程中，氧氣也是關(guān)鍵的反應(yīng)物，甲醛又是生產(chǎn)塑料、膠粘劑等眾多產(chǎn)品的原料。

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