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硫酸

硫酸結構式

硫酸,化學式爲H2SO4。是一種無色無味油狀液體,是一種高沸點難揮發的強酸,易溶于水,能以任意比與水混溶。硫酸是基本化學工業中重要産品之一。它不僅作爲許多化工産品的原料,而且還廣泛地應用于其他的國民經濟部門。硫酸是化學六大無機強酸(硫酸、硝酸(HNO3)、鹽酸(HCl,學名氫氯酸)、氫溴酸(HBr)、氫碘酸(HI)、高氯酸(HClO4)之一,也是所有酸中最常見的強酸之一。

中文名: 硫酸

外文名: sulphuric acid

化學式: H2SO4

相對分子質量: 98.08

化學品類別: 無機酸

管制類型: 硫酸(*)(腐蝕)(易制毒)(易制爆)

儲存: 密封幹燥保存

簡介

管制信息

硫酸(腐蝕)(易制毒-3)(易制爆)

該品根據《危險化學品安全管理條例》、《易制毒化學品管理條例》受公安部門管制。[1]

CAS號:7664-93-9[1]

1.理化常數

EINECS號:231-639-5

危規號:81007

性狀:無色的澄清粘稠油狀液體。

成分/組成:濃硫酸98.0%(濃) 70%(也屬于濃硫酸)

密度:98%的濃硫酸1.84g/mL

摩爾質量:98g/mol

物質的量濃度:98%的濃硫酸18.4mol/L

相對密度:1.84。

沸點:338℃

溶解性:與水和乙醇混溶

凝固點:無水酸在10℃,98%硫酸在3℃時凝固。

中心原子雜化方式:sp3[2]

2.溶解放熱

濃硫酸溶解時放出大量的熱,因此濃硫酸稀釋時應該"酸入水,沿器壁,慢慢倒,不斷攪。"若將水倒入濃硫酸中,溫度將達到173℃,導致酸液飛濺,造成安全隱患。

硫酸是一種無色黏稠油狀液體,是一種高沸點難揮發的強酸,易溶于水,能以任意比與水混溶。[2]

3.共沸混合物

(熔點:10℃)

沸點:290℃(100%酸),沸點:338℃(98.3%酸)

但是100%的硫酸並不是最穩定的,沸騰時會分解一部分,變爲98.3%的濃硫酸,成爲338℃(硫酸水溶液的)共沸混合物。加熱濃縮硫酸也只能最高達到98.3%的濃度。[2]

4.吸水性

它是良好的幹燥劑。用以幹燥酸性和中性氣體,如CO₂,H₂,N₂,NO₂,HCl,SO₂等,不能幹燥堿性氣體,如NH3,以及常溫下具有還原性的氣體,如H2S。

吸水是化學變化過程

吸水性與脫水性有很大的不同:濃硫酸吸收原來就有遊離態的水分子,水分子能被束縛。在人教版教參中,有以下描述:"濃硫酸能吸水是因爲能和水結合生成不同組成的水化物,同時放出熱。硫酸的水合物有H2SO4•H2O、H2SO4•2H2O、H2SO4•4H2O等,當降低硫酸溶液溫度時,這些水合物就以晶體的形式析出。"中學階段稱濃硫酸溶解是物理過程是錯誤的!

將一瓶濃硫酸敞口放置在空氣中,其質量將增加,密度將減小,濃度降低,體積變大,溶質質量分數將變小。這是因爲濃硫酸具有吸水性。[2]

1.脫水性

脫水指濃硫酸脫去非

數滴濃硫酸迅速蝕穿毛巾

遊離態水分子或按照水的氫氧原子組成比脫去有機物中氫氧元素的過程叫做脫水性。

(1)脫水性簡介

就硫酸而言,脫水性是濃硫酸的性質,而非稀硫酸的性質,濃硫酸有脫水性且脫水性很強。(按水的組成比脫去)

(2)可被脫水的物質

物質被濃硫酸脫水的過程是化學變化的過程,反應時,濃硫酸按水分子中氫氧原子數的比(2:1)奪取被脫水物中的氫原子和氧原子或脫去非遊離態的結晶水,如五水合硫酸銅(CuSO4•5H2O)。

(3)炭化

可被濃硫酸脫水的物質一般爲含氫、氧元素的有機物,其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質中的有機物,被脫水後生成了黑色的炭。

C12H22O11=濃硫酸=12C+11H2O

(4)黑面包反應

在200mL燒杯中放入20g蔗糖,加入幾滴水,水加適量,攪拌均勻。然後再加入15mL質量分數爲98%的濃硫酸,迅速攪拌。觀察實驗現象。可以看到蔗糖逐漸變黑,體積膨脹,形成疏松多孔的海綿狀的炭,還會聞到刺激性氣味氣體。

C12H22O11=濃硫酸=12C+11H2O

同時生成的碳與濃硫酸反應:

C+2H2SO4(濃)==CO2↑+2SO2↑+2H2O

(5)絡合反應

將SO3通入濃H2SO4中,則會有"發煙"現象,生成發煙硫酸

H2SO4+SO3=H2S2O7(亦寫爲H2O•SO3•SO3)[2]

2.強氧化性

(1)跟金屬反應

①常溫下濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。

②加熱時,濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應,生成高價金屬硫酸鹽,本身一般被還原成二氧化硫。

Cu+2H2SO4(濃)=加熱=CuSO4+SO2↑+2H2O

2Fe+6H2SO4(濃)=加熱=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O

在上述反應中,硫酸表現出了強氧化性和酸性。

(2)非金屬反應

熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質氧化到其高價態的氧化物或含氧酸,本身被還原爲二氧化硫。在這類反應中,濃硫酸只表現出氧化性。

C+2H2SO4(濃)=加熱=CO2↑+2SO2↑+2H2O

S+2H2SO4 (濃)=加熱=3SO2↑+2H2O

2P+5H2SO4 (濃)=加熱=2H3PO4+5SO2↑+2H2O

(3)跟其他還原性物質反應

濃硫酸具有強氧化性,實驗室制取硫化氫、溴化氫、碘化氫等還原性氣體不能選用濃硫酸。

H2S+H2SO4(濃)=S↓+SO2↑+2H2O

2HBr+H2SO4(濃)=Br2↑+SO2↑+2H2O

2HI+H2SO4(濃)=I2↓+SO2↑+2H2O