为什么浓硫酸有脱水性,求原理。
浓硫酸有脱水性的主要原因是因为硫酸与水的强亲和性及其热力学的配合,它是一种很强的脱水剂,能抽走化合物里的水分子。其原理主要是,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子,浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程。
以蔗糖为例展示它的这种强烈脱水性特质。由于水分子的流失,白糖最终只剩下黑色的碳,使整个烧杯里的混合物变黑,化学式如下:
C12H22O11(白色蔗糖) +硫酸→ 12 C(黑炭) + 11 H2O(水蒸气)
C + 2 H2SO4 → CO2 + 2 SO2 + 2 H2O
硫酸与其他碳水化合物的脱水反应也差不多,例如,当硫酸被加入淀粉时,碳也是最终的产物。这可以充分地表现在硫酸与由纤维素构成的白纸的反应上,白纸最终被蚀穿,并呈现类似烧焦的颜色,这现象同样发生在纤维织物上,如毛巾。
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硫酸的危害
硫酸具有极高的腐蚀性,特别是高浓度硫酸。高浓度的硫酸不光为强酸性,也具有强烈去水及氧化性质:除了会和肉体里的蛋白质及脂肪发生水解反应并造成严重化学性烧伤之外,它还会与碳水化合物发生高放热性去水反应并将其碳化,造成二级火焰性灼伤,对眼睛及皮肉造成极大伤害。
硫酸对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊,以致失明;引起呼吸道刺激,重者发生呼吸困难和肺水肿;高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。
硫酸对环境也有危害,对水体和土壤可造成污染,并且易燃易爆,具有强腐蚀性、强刺激性。
浓硫酸碳化原理是浓硫酸具有强烈的脱水作用,将有机物中的氢,氧元素按照的2:1的比例脱去,剩下以碳为主要成分的碳化产物。
脱水性是浓硫酸的化学特性,物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。
蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成了黑色的炭(炭化),并会产生二氧化硫,故实验一定要在通风良好的情况下进行,否则有一定危险。
将有机物去掉其他元素留下碳的过程。如浓硫酸具有很强的脱水能力在和有机物接触时,把有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去,留下黑色的碳,从而使对方碳化。
碳化作用(carbonization)又称干馏、炭化、焦化作用,是指固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程或加热固体物质来制取液体或气体(通常会变为固体)产物的一种方式。
浓硫酸是质量分数大于或等于70%的硫酸水溶液,俗称坏水。浓硫酸具有强腐蚀性:在常压下,沸腾的浓硫酸可以腐蚀除铱和钌之外所有金属(甚至包括金和铂),其可以腐蚀的金属单质种类的数量甚至超过了王水。硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与稀硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性,难挥发性,酸性,吸水性等。
浓硫酸中含有大量未电离的硫酸分子(强酸溶液中的酸分子不一定全部电离成离子,酸的强弱是相对的),所以浓硫酸具有吸水性、脱水性(俗称炭化,即腐蚀性)和强氧化性等特殊性质;而在稀硫酸中,硫酸分子已经完全电离,所以不具有浓硫酸的特殊化学性质。发烟硫酸是无色或棕色油状稠厚的发烟液体(棕色是因为其中含有少量铁离子),具有强烈刺激性臭味,吸水性很强,与水可以任何比例混合,并放出大量稀释热。所以进行稀释浓硫酸的操作时,应将浓硫酸沿容器壁慢慢注入水中,并不断用玻璃棒搅拌。
浓硫酸具有吸水性,能吸附空气中的水。常做干燥剂。浓硫酸常做为洗气装置,浓硫酸熟知的除了能够吸收空气中的水外,还可以干燥中性和酸性气体,例如中性气体:一氧化碳、氧气、氮气和所有的稀有气体。
脱水性是浓硫酸的化学特性,物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。
浓硫酸的吸水性和脱水性受到温度的影响。温度越高,脱水性越强,吸水性越弱。
浓硫酸不能用作碱性气体(例如氨气)的洗气装置,因为浓硫酸与氨气反应。
浓硫酸不可干燥溴化氢、碘化氢,硫化氢等还原性气体。
浓硫酸实际上不能干燥二氧化硫,因为二氧化硫易溶于浓硫酸。
需要特别注意的是,硫酸不能干燥二氧化氮,因为NO2溶于浓硫酸生成亚硝基硫酸等一些物质。
浓硫酸吸收三氧化硫的原理是:利用了浓硫酸密度大,对三氧化硫,具有较大的压迫作用,只有在较高的压力下三氧化硫才可以被吸收而形成多种焦硫酸。吸收三氧化硫的浓硫酸的浓度必须达到98.3%,才能对三氧化硫达到几乎100%的吸收。
气体进入吸收系统用浓硫酸吸收,制成不同规格的产品硫酸。这种所谓的压迫作用,只是形象的描述而已。实际上是用浓硫酸作吸收剂,可以使液面上水、三氧化硫和硫酸的总蒸气压达到最低,所以吸收效率高。
浓硫酸的性质
由于浓硫酸中含有大量未电离的硫酸分子(强酸溶液中的酸分子不一定全部电离成离子,酸的强弱是相对的),所以浓硫酸具有吸水性、脱水性(俗称炭化,即腐蚀性)和强氧化性等特殊性质;而在稀硫酸中,硫酸分子已经完全电离,所以不具有浓硫酸的特殊化学性质。
发烟硫酸是无色或棕色油状稠厚的发烟液体(棕色是因为其中含有少量铁离子),具有强烈刺激性臭味,吸水性很强,与水可以任何比例混合,并放出大量稀释热。所以进行稀释浓硫酸的操作时,应将浓硫酸沿容器壁慢慢注入水中,并不断用玻璃棒搅拌。
工业上制造硫酸有两种方法:一种叫做接触法,一种叫做铅室法。铅室法的硫酸浓度低而且往往含有很多杂质,用途受到限制,已逐步被淘汰,目前应用最多的为接触法。
接触法原理是由于二氧化硫和氧气是在催化剂的表面接触时起反应转化成三氧化硫,进而制得硫酸,一般的主要原料是硫铁矿。接触法制造硫酸的主要过程有:
1、造气阶段(二氧化硫的制造),反应装置为沸腾炉,硫铁矿在沸腾炉里燃烧时,就有二氧化硫气体生,反应的化学方程式是:
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
2、接触氧化阶段,反应装置为接触室,二氧化硫催化氧化成三氧化硫,反应的化学方程式是:
2S02+O2=(钒催化剂)500度=2S03
3、三氧化硫的吸收阶段,反应装置为吸收塔,化学式为:
SO3+H2O=H2SO4
扩展资料:
浓硫酸是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。在常压下,沸腾的浓硫酸可以腐蚀除铱和钌之外所有金属(甚至包括金和铂),其可以腐蚀的金属单质种类的数量甚至超过了王水。硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与稀硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性,难挥发性,酸性,吸水性等。
浓硫酸使用储存注意事项:1、浓硫酸一般不要大量储存,必要的少量储存由专人保管,储存环境温度不超过35℃,相对湿度不超过85%
2、浓硫酸存在密闭容器中,置于凉爽、干燥、通风处,避免接触氯酸盐、铬酸盐、碳化物、雷酸盐、硝酸盐,金属粉未。
3、防水,避免光照;储存区地面应为耐酸、耐腐蚀的坚固水泥地面,严禁烟火。
4、储存处应使用防爆类电器设备。
5、禁用金属容器储存
6、稀释或制备溶液时,必须在不断搅拌下将硫酸顺着容器内壁缓慢加入水中,禁止将水加入浓硫酸中,以免沸腾和飞溅。
参考资料来源:百度百科—浓硫酸
参考资料来源:百度百科—接触法
当有机化合物遇到浓硫酸时,有机化合物里的氢原子和氧原子,会以2:1的比例,也就是水的组成比,被浓硫酸吸收掉。有机化合物经过脱水后就变成了碳,所以叫做碳化,如蔗糖遇到浓硫酸,会变成焦黑的碳。浓硫酸的脱水性是它的化学性质。实验室制乙烯或一氧化碳,也是用浓硫酸使乙醇或甲酸脱水而成。