Почему при сгорании данного количества вещества в кислороде достигаемая температура выше, чем при сгорании его в воздухе?

Потому что для горения вещества необходим именно кислород, а не воздух.  В воздухе содержание кислорода - около 20%, поэтому на чистом кислороде вещество достигнет более высокой температуры.

Вот такой пример: на лабораторном опыте получения кислорода из перманганата калия кислород скапливается в колбе.  Что бы узнать находится ли этот газ в колбе мы подносим к ней тлеещую спичку, и она сразу загорается. Таим образом лучинка быстее сгорит в кислороде ( то есть при сгорании она достигнет большей температуры) чем на воздухе.