为什么浓硫酸有强氧化性?
稀硫酸溶液中的硫酸分子,电离程度很大,大多数以硫酸根的形式存在。硫酸根为正四面体构型,是一种结构上对称性很好的微粒,如下图
+6价的S原子被4个O原子包裹起来,周围还有很多水分子与之水合,好像S原子被层层包裹起来了一样,虽然中心+6价的S原子有很强的得电子能力,但其氧化性却不容易体现出来。
浓硫酸中溶质主要以H2SO4分子形式存在,硫酸分子的构型如下
硫酸分子中有2个O原子与H原子键合,由于O的电负性强于H,O—H键之间的电子对偏向于O原子,导致H原子几乎是一个裸露的质子,具有很强的正电性(这叫极化能力,这里不拓展),会吸引与其键合的O原子与S原子之间的共用电子对(这叫反极化作用),导致这个O—S键易断裂。这样,中心+6价的S原子在化学反应过程中就更容易“暴露出来”,也就能够体现其本就具备的强氧化性了。
浓硫酸的强氧化性有什么表现
(1)跟金属反应
①常温下,浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。主要原因是硫酸分子与这些金属原子化合,生成致密的氧化物薄膜,防止氢离子或硫酸分子继续与金属反应,如铁一般认为生成Fe3O4
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
+
SO2↑+
2H2O
2Fe
+
6H2SO4(浓)
==△==
Fe2(SO4)3
+
3SO2↑
+
6H2O
Zn+2H2SO4(浓)==△==ZnSO4
+SO2↑+2H2O
在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。
(2)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
(3)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
第二,浓硫酸中的强氧化性由分子中正6价的硫引起,被还原生成SO2
第三,体现在,与碳反应生成,与铜反应,使铁铝钝化
这样的结构降低了O上面的电子云密度 O-H键的键能 使得H的解离更加容易
即 硫酸根是一种弱碱 硫酸是一种强酸
在稀硫酸的情况下 硫酸分子作为一种酸 水作为一种碱进行反应 生成了一种更弱的酸——水和氢离子和更弱的碱 硫酸根
在浓度不大的硫酸溶液中 这个过程可以进行的很彻底 水里的硫酸分子 几乎完全以硫酸根的形式存在 硫酸根在这个条件下不太表现氧化性(硫酸根本身带负电 且中间的+6价的S被电子云很好的遮蔽了 根本不具备那个反应机会) 这个时候由氢离子表现氧化性 去掠夺电子 比如 去氧化活泼金属
在硫酸浓度比较大的时候 水里面的自由水分子浓度下降 水和氢离子浓度上升 这个条件下 硫酸的电离已经受到了影响 甚至已经无法有效的电离 就会有硫酸以分子形式存在
之前说的那个S被四个O包围的那个结构被破坏了 电子云会被H吸走(比较形象的比喻 大学化学老师别喷我) 电子云密度下降 暴露出了很“饥渴”的S 于是乎 浓硫酸的氧化性暴露出来了 会去发生一些奇葩的化学反应 。
当然了 当浓硫酸更浓的时候 比如98%甚至超过100% 溶液中的“硫酸”便会以SO3·xH2O的形式存在 硫酸都脱水成了SO3了 这个时候 饥渴的SO3 不仅表现出了对电子的渴望 比如恐怖的强氧化性 甚至连富含电子的分子 哪怕是抢不过来 也要强硬的去和别的分子共用这对电子 比如水分子如果进入了这个范围 这玩意就强烈的吸水 SO3去形成硫酸……
ps 如果遇见两个鸡贼的分子 都想要电子或者水 就看两个谁更狠了 比如当P2O5遇上了浓硫酸…… 鉴于P-O键恐怖的稳定性…… 浓硫酸也会脱水
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),并会产生二氧化硫。
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。主要原因是硫酸分子与这些金属原子化合,生成致密的氧化物薄膜,防止氢离子或硫酸分子继续与金属反应. Fe+nH2SO4(浓)===Fe·nH2SO4
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 + SO2↑+ 2H2O △
2Fe + 6H2SO4(浓) ==== Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 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。
酸性和强氧化性
所谓酸性很简单,就是它们跟金属反应出氢气。其实可以说氢离子的性质
而强氧化性,就涉及到了特征元素
比如硫酸,当它的浓度达到一定程度时候,它就有了浓硫酸的性质,即强氧化性
这是因为硫在硫酸中呈+6价,处于最高价位,于是硫很容易降价,于是有了强氧化性
比如,浓硫酸和铜单质,在加热的条件下甚至能反应
cu+
2h2so4(浓)
==△==
cuso4
+
so2↑
+
2h20
其中一个硫就变成了+4价,起到了氧化剂的作用
硝酸是同一个道理,但是硝酸更厉害,稀的硝酸也能体现强氧化性
比如硝酸和铜反应,稀硝酸则是:
3cu
+
8hno3
======
3
cu(no3)2
+
2no
+
4h20
浓硝酸则是出no2
即氮元素有了化合价变化,这就是硝酸的强氧化性
同样,它们还可以和一些常见的还原性物质反应。日后会发现硝酸根这个东西真够流氓的……弄不好就隐藏着碰见氢离子然后就和谁反应了……
一般浓硫酸浓度是98%
硫酸是硫的最重要的含氧酸。无水硫酸为无色油状液体,通常使用的是它的各种不同浓度的水溶液。
硫酸是一种最活泼的二元无机强酸,能和许多金属发生反应。高浓度的硫酸有强烈吸水性,可用作脱水剂,碳化木材、纸张、棉麻织物及生物皮肉等含碳水化合物的物质。与水混合时,亦会放出大量热能。其具有强烈的腐蚀性和氧化性,故需谨慎使用。是一种重要的工业原料,可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等,也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。常用作化学试剂,在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。
重要性质:
浓硫酸性质
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。
2、强氧化性。
稀硫酸特性
1、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;
2、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;
3、可与碱反应生成相应的硫酸盐和水;
4、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;
5、加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解;
6、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。
浓硫酸和稀硫酸的区别:
1、密度:浓硫酸密度比稀硫酸密度大,两瓶溶液用手掂量掂量,感觉很沉的是浓硫酸;
2、状态:浓硫酸是无色黏稠油状液体,稀硫酸没有黏性,两瓶溶液用手摇动,有黏稠感的是浓硫酸;
3、溶于水放热:浓硫酸溶于水会放出大量的热,而稀硫酸没有放热现象。取少量酸分别慢慢倒入盛有少量水的试管,用手摸试管外壁,发烫为浓硫酸;
4、脱水性:用玻璃棒蘸少量硫酸在纸上写字,过一会字迹变黑的是浓硫酸;
5、吸水性:将蓝色胆矾晶体少量加入盛有少量硫酸的试管中,能变白色的是浓硫酸;
6、强氧化性:取铜片少量加入盛有少量硫酸的试管中,加热能反应,放出无色有刺激性气味的气体的是浓硫酸,稀硫酸不能跟铜反应。
的
氧化性
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
+
2
H2S
O4(浓)=(加热)=
CuSO4
+
SO2↑+
2H2O
2Fe
+
6
H2SO4
(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。
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)=(加热)=CO2↑
+
2SO2↑
+
2H2O
S
+
2H2SO4(浓)=(加热)=3SO2↑
+
2H2O
2P
+
5H2SO4(浓)=(加热)=
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)=(加热)=
S↓
+
SO2↑
+
2H2O
2HBr
+
H2SO4(浓)=(加热)=
Br2↑
+
SO2↑
+
2H2O
2HI
+
H2SO4(浓)=(加热)=
I2
↑
+
SO2↑
+
2H2O
浓硫酸的强氧化性是针对还原性的物质而言的,一般许多物质他都难以氧化,比如说氧化性比他还强的
高锰酸钾
之类,常见的气体O2.H2.N2.CO2等。还有可以用铁或铝的容器储存是因为能钝化!