一般来说，氧化锂是借由锂在氧气中燃烧而产生。由于锂离子半径较小，极化能力比较强，因此燃烧反应主要产物是氧化锂，只产生少量的过氧化锂。
4Li + O2→ 2Li2O
在空气中容易吸收水分和CO2从而变质称为LiOH和Li2CO3。与水接触会生成强碱性的氢氧化锂。
Li2O + H2O → 2LiOH
氧化锂与酸反应生成锂盐。高温下，氧化锂可以和许多金属氧化物和固态非金属氧化物反应，这是氢氧化锂、碳酸锂和氧化锂助熔性质的基础。
xLi2O + ySiO2→ xLi2O·ySiO2
而硅、铝能把锂从它的氧化物中还原出来。
2Li2O + Si → 4Li + SiO2 （高温）
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