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分离液态空气法
在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发,由于液态氮的沸点是‐196℃,比液态氧的沸点(‐183℃)低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧。
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,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,每小时可以产出数千、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年研制深冷空分制氧机以来,这种制氧方法一直得到广泛的应用。
氧气,空气主要组分,比空气重,标准状况(0℃,101325帕)下密度为1.429克/升。无色、无味。在水中溶解度很小,273k时溶解度为49.1mol/L。压强为101kPa时,氧气在约-183摄氏度时变为淡蓝色液体,在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧分子具有顺磁性。
氧(Oxygen)是一种化学元素,其原子序数为8,相对原子质量为16.00。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,是一种无色无臭无味的双原子气体,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,氧则是含量丰富的元素。氧不仅占了水质量的89%,也占了空气体积的20.9%。
氧的化合价:氧的化合价很一般为-2价和0价。而氧在过氧化物中通常为-1价。在超氧化物中为-1/2,臭氧化物中氧为-1/3,这里的化合价被称为表观化合价,就是表面上看出来的化合价没有实际的含义,超氧化物中氧的化合价只能说是超氧根离子,不能单的看每个原子,因为电子是量子化的,即不连续的,不存在1/2个电子,自然化合价也就没有0.5的说法,臭氧化物也一样,在过氧根中相当于是有两个电子组成了电子对,所以这两个电子不表现出化合价,所以过氧根离子整体呈-2价。而氧的正价很少出现,只有在和氟的化合物,二氟化二氧和氟铂酸氧(O₂PtF₆)中显示+2价和+1价以及+0.5价,在中学化学中只要记住氧没有正价。
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