硫酸的物理性质和用途
■浓硫酸
◆物理性质
纯硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%,其密度为1.84g·cm-3,其物
质的量浓度为18.4mol·L-1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶。浓硫酸溶
解时放出大量的热,因此浓硫酸稀释时应该“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅。”
若将浓硫酸中继续通入
三氧化硫,则会产生"发烟"现象,这样超过98.3%的硫酸称为"发烟硫酸"
吸水性
将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加,密度将减小,浓度降低,体积变大,这是因为浓硫酸
具有吸水性。
⑴就硫酸而言,吸水性是浓硫酸的性质,而不是稀硫酸的性质。
⑵浓硫酸的吸水作用,指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合,生成一系列稳定的水合物,并放出大量
的热:H2SO4
+
nH2O
==
H2SO4·nH2O,故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程,吸水性是浓硫酸的化学性
质。
⑶浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水(如空气中的水),而且还能吸收某些结晶水合物(如CuSO4·
5H2O、Na2CO3·10H2O)中的水。
◆化学性质
◎1.脱水性
⑴就硫酸而言,脱水性是浓硫酸的性质,而非稀硫酸的性质,即浓硫酸有脱水性且脱水性很强。
⑵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。
⑶可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗糖、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(碳化)。
浓硫酸
如C12H22O11===12C
+
11H2O
◎2.强氧化性
⑴跟金属反应
①常温下,浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。
②加热时,浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐,本身一般被还原成SO2
Cu
+
2H2SO4(浓)
====
CuSO4
+
SO3↑+
2H2O
2Fe
+
6H2SO4(浓)
====
Fe2(SO4)3
+
3SO3↑
+
6H2O
在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。
⑵跟非金属反应
热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。在这
类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。
C
+
2H2SO4(浓)
====
CO2↑
+
2SO2↑
+
2H2O
S
+
2H2SO4(浓)
====
3SO2↑
+
2H2O
2P
+
5H2SO4(浓)
====
2H3PO4
+
5SO2↑
+
2H2O
⑶跟其他还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性,实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸。
H2S
+
H2SO4(浓)
====
S↓
+
SO2↑
+
2H2O
2HBr
+
H2SO4(浓)
====
Br2↑
+
SO2↑
+
2H2O
2HI
+
H2SO4(浓)
====
I2↑
+
SO2↑
+
2H2O
◎3.难挥发性(高沸点):制氯化氢、硝酸等(原理:利用难挥发性酸制易挥发性酸)
如,用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体
2NaCl(固)+H2SO4====(浓)Na2SO4+2HCl↑
Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑
再如,利用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气。
◎4.酸性:制化肥,如氮肥、磷肥等
2NH3+H2SO4====(NH4)2SO4
Ca3(PO3)2+2H2SO4====2CaSO4+Ca(H2PO4)2
◎5.稳定性:浓硫酸与亚硫酸盐反应
Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑
■稀硫酸
◆物理性质
无色无嗅透明液体。
◆化学性质
◎可与多数金属(比铜活泼)氧化物反应,生成相应的硫酸盐和水;
◎可与所含酸根离子氧化性比硫酸根离子弱的盐反应,生成相应的硫酸盐和弱酸;
◎可与碱反应生成相应的硫酸盐和水;
◎可与氢前金属在一定条件下反应,生成相应的硫酸盐和氢气;
◎加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。参考资料:百科里面有..
1、化学肥料工业
化肥中的硫酸铵、过磷酸钙等产品需消耗大量的硫酸,国内化肥消耗硫酸量约占硫酸总消耗量的60%以上。
2、农药工业
许多农药都要以硫酸为原料,如制造敌百虫、敌敌畏、滴滴涕等所用的三氯乙醛就需消耗大量硫酸。三氯乙醛将氯油与浓硫酸反应,脱水制得三氯乙醛。
3、氯碱工业
在氯碱工业中,硫酸主要用于氯气和氯化氢气体的干燥。
扩展资料
纯硫酸一般为无色油状液体,密度1.84 g/cm³,沸点337℃,能与水以任意比例互溶,同时放出大量的热,使水沸腾。加热到290℃时开始释放出三氧化硫,最终变成为98.54%的水溶液,在317℃时沸腾而成为共沸混合物。
硫酸的沸点及粘度较高,是因为其分子内部的氢键较强的缘故。由于硫酸的介电常数较高,因此它是电解质的良好溶剂,而作为非电解质的溶剂则不太理想。硫酸的熔点是10.371℃,加水或加三氧化硫均会使凝固点下降。
浓盐酸除了腐蚀性外不具备上述特性,而且浓盐酸最浓的也不过36%多点,而浓硫酸却有98.7%
纯硫酸加热至290℃分解放出部分三氧化硫,直至酸的浓度降到98.3%为止,这时硫酸为恒沸溶液,沸点为338°C。无水硫酸体现酸性是给出质子的能力,纯硫酸仍然具有很强的酸性,98%硫酸与纯硫酸的酸性基本上没有差别,而溶解三氧化硫的发烟硫酸是一种超酸体系,酸性强于纯硫酸,但是广泛存在一种误区,即稀硫酸的酸性强于浓硫酸,这种想法是错误的。的确,稀硫酸第一步电离完全,产生大量的水合氢离子H3O+;但是浓硫酸和水一样,自身自偶电离会产生一部分硫酸合氢离子H3SO4+,正是这一部分硫酸合质子,导致纯硫酸具有非常强的酸性,虽然少,但是酸性却要比水合质子强得多,所以纯硫酸的哈米特酸度函数高达-12.0。
在硫酸溶剂体系中,H3SO4+经常起酸的作用,能质子化很多物质产生离子型化合物:
NaCl+ H2SO4==NaHSO4+HCl(不加热都能很快反应)KNO3+ H2SO4→K++HSO4-+HNO3HNO3+ H2SO4→NO2++H3O++2HSO4-CH3COOH+ H2SO4→CH3C(OH)2++HSO4-HSO3F+ H2SO4→H3SO4++SO3F-(氟磺酸酸性更强)上述与HNO3的反应所产生的NO2+,有助于芳香烃的硝化反应。 1.脱水性
脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子或按照水的氢氧原子组成比脱去有机物中氢氧元素的过程。就硫酸而言,脱水性是浓硫酸的性质,而非稀硫酸的性质,浓硫酸有脱水性且脱水性很强,脱水时按水的组成比脱去。物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原数的比(2:1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子或脱去非游离态的结晶水,如五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)。可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗糖、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,这种过程称作炭化。一个典型的炭化现象是蔗糖的黑面包反应。在200mL烧杯中放入20g蔗糖,加入几滴水,水加适量,搅拌均匀。然后再加入15mL质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。可以看到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭,反应放热,还能闻到刺激性气体。
C12H22O11==浓硫酸==12C+11H2O
同时进行碳与浓硫酸反应:
C+2H2SO4(浓)==加热==CO2↑+2SO2↑+2H2O
2.强氧化性
(1)与金属反应
①常温下浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。②加热时,浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐,本身一般被还原成二氧化硫。Cu+2H2SO4(浓)==加热==CuSO4+SO2↑+2H2O2Fe+6H2SO4(浓)==加热==Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。
(2)与非金属反应
热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为二氧化硫。在这类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。C+2H2SO4(浓)=加热=CO2↑+2SO2↑+2H2OS+H2SO4(浓)==加热==3SO2↑+2H2O
2P+5H2SO4(浓)==加热==2H3PO4+5SO2↑+2H2O
(3)与其他还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性,实验室制取硫化氢、溴化氢、碘化氢等还原性气体不能选用浓硫酸。H2S+H2SO4(浓)==S↓+SO2↑+2H2O2HBr+H2SO4(浓)==Br2↑+SO2↑+2H2O2HI+H2SO4(浓)==I2↓+SO2↑+2H2O 性质 可与多数金属(比铜活泼)和绝大多数金属氧化物反应,生成相应的硫酸盐和水; 可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应,生成相应的硫酸盐和弱酸; 可与碱反应生成相应的硫酸盐和水; 可与氢前金属在一定条件下反应,生成相应的硫酸盐和氢气; 加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解; 能与指示剂作用,使紫色石蕊试液变红,使无色酚酞试液不变色。 检验
所需药品:经过盐酸酸化的氯化钡溶液,镁粉。
检验方法:使用经过盐酸(HCl)酸化的的氯化钡(BaCl2)。向待测物溶液滴入几滴经过盐酸酸化的氯化钡溶液,震荡,如果产生白色沉淀;向溶液中加入镁粉后生成可燃性气体,则待测溶液中含有硫酸。但此方法仅限中学阶段。
常见误区
稀硫酸在中学阶段,一般当成H2SO4=2H++SO42-,两次完全电离,其实不是这样的。根据硫酸酸度系数pKa1=-3.00,pKa2=1.99,其二级电离不够充分,在稀硫酸中HSO4-=可逆=H++SO42-,并未完全电离,1mol/L的硫酸一级电离完全,二级电离约电离10%,也就是溶液中仍存在大量的HSO4-。而即使是NaHSO4溶液0.1mol/L时,硫酸氢根也只电离了约30%。