Question

归纳氧气，氢气，二氧化碳，一氧化碳，氮气，氯气，氨气，天然气的物理性质和化学性质

例如氢气的密度，是否能溶于水，燃烧时火焰程什么颜色……

Answer 1

氧气的物理性质:
①色,味,态:无色无味气体(标准状况)

②熔点:-218.4℃ 沸点:-182.9℃

③密度:1.429克/升（气），1.419克/厘米3（液），1.426克/厘米3（固）

④水溶性:不易溶于水

⑤贮存:天蓝色钢瓶

2.化学性质:

（1）、氧气跟金属反应：

2Mg＋O2→2MgO，剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色固体。

3Fe＋2O2→Fe3O4，红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。

2Cu＋O2→2CuO，加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。

（2）、氧气跟非金属反应：

(炭+氧气→二氧化碳)C＋O2→CO2，剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使石灰水变浑浊的气体。

S＋O2→SO2，发生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体。

4P＋5O2→2P2O5，剧烈燃烧，发出明亮光辉，放出热量，生成白烟。

（3）、氧气跟一些有机物反应，如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。

CH4＋2O2→2CO2＋2H2O

2C2H2＋5O2→4CO2＋2H2O

二氧化碳:
相对分子量或原子量】44.01
【密度】1.977g/L（相对密度1.53（以空气的平均密度（1.29g/L）为基准）
【熔点（℃）】-56.6（5270帕）
【沸点（℃）】-78.48（升华）
【性状】
无色无臭气体，有酸味。
【溶解情况】
溶于水(体积比1:1)，部分生成碳酸。
【用途】
气体二氧化碳用于制碱工业、制糖工业，并用于钢铸件的淬火和铅白的制造等。
【制备或来源】
可由碳在过量的空气中燃烧或使大理石、石灰石、白云石煅烧或与酸作用而得。是石灰、发酵等工业的副产品。
【其他】

C原子以sp杂化轨道形成σ键。分子形状为直线形。非极性分子。
能被液化成液体二氧化碳，相对密度1.101（-37℃），沸点-78.5℃（升华）。液态二氧化碳蒸发时吸收大量的热而凝成固体二氧化碳，俗称干冰。

二氧化碳,化学式为CO2，碳氧化物之一，是一种无机物，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，并生成碳酸。（碳酸饮料基本原理）可以使澄清的石灰水变浑浊，做关于呼吸作用的产物等产生二氧化碳的试验都可以用到。
固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞美中用于制造烟雾。
二氧化碳不参与燃烧，密度比空气略大，所以也被用作灭火剂。
二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。
空气中含有约0.03%二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应，全球气候变暖，冰川融化，海平面升高.......旨在遏止二氧化碳过量排放的《京都议定书》已经生效，有望通过国际合作遏止温室效应。
、二氧化碳在焊接领域应用广泛，如：二氧化碳气体保护焊，是目前生产中应用最多的方法

固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也常在舞美中用于制造烟雾。

二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧，常温下密度比空气略大，受热膨胀后则会聚集于上方.也常被用作灭火剂,但Mg燃烧时不能用CO2来灭火,因为:2Mg+CO2=2MgO+C(点燃)

二氧化碳是绿色植物光合作用不可缺少的原料，温室中常用二氧化碳作肥料。

空气中含有约0.03%二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应，全球气候变暖，冰川融化，海平面升高.......旨在遏止二氧化碳过量排放的《京都议定书》已经生效，有望通过国际合作遏止温室效应。

二氧化碳密度为1.977g/mL，熔点-56.6℃(226.89千帕——5.2大气压)，沸点-78.5℃(升华)。临界温度31.1℃。常温下7092.75千帕(70大气压)液化成无色液体。液体二氧化碳密度1.1克/厘米3。液体二氧化碳蒸发时或在加压冷却时可凝成固体二氧化碳，俗称干冰，是一种低温致冷剂，密度为1.56克/厘米3。二氧化碳能溶于水，20℃时每100体积水可溶88体积二氧化碳，一部分跟水反应生成碳酸。化学性质稳定，没有可燃性，一般不支持燃烧，但活泼金属可在二氧化碳中燃烧，如点燃的镁条可在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳。二氧化碳是酸性氧化物，可跟碱或碱性氧化物反应生成碳酸盐。跟氨水反应生成碳酸氢铵。无毒、但空气中二氧化碳含量过高时，也会使人因缺氧而发生窒息。绿色植物能将二氧化碳跟水在光合作用下合成有机物。二氧化碳可用于制造碳酸氢铵、小苏打、纯碱、尿素、铅白颜料、饮料、灭火器以及铸钢件的淬火。二氧化碳在大气中约占总体积的0.03％，人呼出的气体中二氧化碳约占4％。实验室中常用盐酸跟大理石反应制取二氧化碳，工业上用煅烧石灰石或酿酒的发酵气中来获得二氧化碳。

二氧化碳与水反应所生成的酸性物质能使紫色石蕊变红。加热变红的紫色石蕊后又能变回紫色。

因此，二氧化碳与水反应会生成酸性物质。

实验室制取二氧化碳化学方程式:CaCO3(大理石/石灰石)+2HCl(稀盐酸）=CaCl2+CO2↑+H2O

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即在标准状况(1大气压,0℃)下,氢气的密度为0.0899克/升。所以用氢气充灌的气球，必须用手牢牢捉住。否则，只要一撒手它就会闪闪升上天空。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。要气球能够在空中飘扬，那么就要在气球内的气体密度较小（比空气小）。

氢气用途：
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，可在氧中剧烈燃生二氧化碳与水。
用途：
1.冶金工业 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。

氢气性质：
用于氢氧焰、氢氧电池、充填气球、冶炼钨和钼等重要金属，制造氨和盐酸，液态氢可以做火箭或导弹的高能燃料，氢气也是未来的新型高能燃料，在有机合成中，氢用于合成甲醇、合成人造石油和不饱合烃的加成等。
氢气具有广泛的用途。例如，用它来充灌气球；氢气在氧气中燃烧放出大量的热，其火焰——氢氧焰的温度达3000℃，可用来焊接或切割金属。液态氢可作火箭或导弹的高能燃料。氢气作为燃料具有资源丰富、燃烧发热量高和污染少的特点。今后如能在利用太阳能和水制取氢气的技术上有重大突破，氢气将成为一种重要的新型燃料。氢气还在冶金、化学工业等方面有着广泛的应用 。

氨气:
物理性质：氨气通常情况下是有刺激性气味的无色气体，极易溶于水，易液化，液氨可作致冷剂。
三、主要化学性质：
1、NH3遇Cl2、HCl气体或浓盐酸有白烟产生。
2、氨水可腐蚀许多金属，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。
3、氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制HNO3的重要反应，NH3也可以被氧化成N2。
4、NH3是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
四、主要用途：NH3用于制氮肥（尿素、碳铵等）、HNO3、铵盐、纯碱，还用于制合成纤维、塑料、染料等。
五、制法：
1.合成氨的工艺流程
(1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
① 一氧化碳变换过程
在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：
CO+H2O→H2+CO2 ΔH =-41.2kJ/mol
由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

Cl2 :有毒,溶于水有漂白性有氧化性
比空气重,是黄绿色气体

氮气:
物理性质:通常状况下是无色无味的气体,难溶于水.密度比空气密度略少.
化学性质:氮气的化学性质不活泼,常温下难与其他物质发生化学反应.在当改变条件时,如在调温下可与其他物质发生化学反应.

天然气:
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，化学符号为CH₄
甲烷为无色、无臭、易燃气体。分子量16.04，沸点-161.49℃,蒸气密度0.55g/L,饱和空气浓度100%,爆炸极限4.9%～16%,水中溶解度极小为0.0024g%(20℃)。
甲烷具有极大的化学稳定性，不与酸、碱、氧化剂、还原剂起作用。但甲烷中的氢原子可被卤素取代而生成卤代烷烃。

Answer 2

2Mg＋O2→2MgO，剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色固体。

3Fe＋2O2→Fe3O4，红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。

2Cu＋O2→2CuO，加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。