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H2SO4硫酸的作用

硫酸,分子式為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產品之一。它不僅作為許多化工產品的原料,而且還廣泛地應用于其他的國民經濟部門。

硫酸

化學品簡介

硫酸是化學六大無機強酸(硫酸、硝酸、鹽酸(氫氯酸)、氫溴酸、氫碘酸、高氯酸)之一。

中文名稱:硫酸

英文名稱:sulfuric acid

法文名稱:Sulfate

化學式:H2SO4

CAS登錄號:7664-93-9

EINECS登錄號:231-639-5

分子相對質量:98.08

成分/組成信息:硫酸98.0%(濃)<70%(稀)

密度:98%的濃硫酸1.84g/mL

中心原子雜化方式:sp3

pKa1:-3.00pka2:1.99

化學品性質

濃硫酸

物理性質

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!比魧饬蛩嶂欣^續通入三氧化硫,則會產生"發煙"現象,這樣含有SO3的硫酸稱為"發煙硫酸"。

硫酸是一種無色有刺鼻性油狀液體,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。

100%的硫酸熔沸點:

熔點10℃

沸點290℃

但是100%的硫酸并不是最穩定的,沸騰時會分解一部分,變為98.3%的濃硫酸,成為338℃(硫酸水溶液的)恒沸物。加熱濃縮硫酸也只能最高達到98.3%的濃度。

98.3%硫酸的熔沸點:

熔點:10℃;

沸點:338℃

化學性質

濃硫酸

1.脫水性

⑴就硫酸而言,脫水性是濃硫酸的性質,而非稀硫酸的性質,即濃硫酸有脫水性且脫水性很強。

⑵脫水性是濃硫酸的化學特性,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。

⑶可被濃硫酸脫水的物質一般為含氫、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,被脫水后生成濃硫酸的腐蝕性了黑色的炭(炭化)。

濃硫酸

如C12H22O11===12C+11H2O

(4)黑面包反應

在200mL燒杯中放入20g蔗糖,加入幾滴水,攪拌均勻。然后再加入15mL質量分數為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。

2.強氧化性

⑴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SO2

Cu+2H2SO4(濃)==(加熱)==CuSO4 + SO2↑+ 2H2O

2Fe + 6H2SO4(濃) ==== Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

在上述反應中,硫酸表現出了強氧化性和酸性。

⑵跟非金屬反應

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,本身被還原為SO2。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) ==== 3SO2↑ + 2H2O

2P + 5H2SO4(濃) ==== 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O

⑶跟其他還原性物質反應

濃硫酸具有強氧化性,實驗室制取H2S、HBr、HI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

3.難揮發性(高沸點)

制氯化氫、硝酸等(原理:利用難揮發性酸制易揮發性酸)如,用固體氯化鈉與濃硫酸反應制取氯化氫氣體

NaCl(固)+H2SO4(濃)====NaHSO4+HCl↑(常溫)

2NaCl(固)+H2SO4(濃)====Na2SO4+2HCl↑ (加熱)

Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑

再如,利用濃鹽酸與濃硫酸可以制氯化氫氣體。

◎5酸性:制化肥,如氮肥、磷肥等

2NH3+H2SO4====(NH4)2SO4

Ca3(PO4)2+2H2SO4====2CaSO4+Ca(H2PO4)2

◎6.穩定性:濃硫酸與亞硫酸鹽反應

Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑

稀硫酸

化學性質

◎可與多數金屬(比銅活潑)氧化物反應,生成相應的硫酸鹽和水;

◎可與所含酸根離子對應酸酸性比硫酸根離子弱的鹽反應,生成相應的硫酸鹽和弱酸;

◎可與堿反應生成相應的硫酸鹽和水;

◎可與氫前金屬在一定條件下反應,生成相應的硫酸鹽和氫氣;

◎加熱條件下可催化蛋白質、二糖和多糖的水解。

◎強電解質,在水中發生電離H2SO4=2H++SO42-

常見誤區

稀硫酸在中學階段,一般當成H2SO4=2H++SO42-,兩次完全電離,其實不是。

根據硫酸酸度系數

pKa1:-3.00

pka2:1.99

其二級電離不夠充分pka2:1.99,在稀硫酸中HSO4- 〓〓可逆〓〓H+ +SO4 2- 并未完全電離,1Mol/L的硫酸一級電離完全,二級電離大概電離10%左右,也就是溶液中仍存在大量的HSO4- 。而即使是NaHSO4溶液O.1Mol/L時,硫酸氫根也只電離了30%左右。

物理性質:吸水性

就硫酸而言,吸水性有很多用處,比如很多的氣體都可以用濃硫酸來干燥。它是良好的干燥劑。

這個與脫水性有很大的不同:脫水性一般反應前沒有水,而是H、O元素以個數比2:1的形式形成水,從有機物中出來。

而吸水性則是反應前就有水,只是在此過程中硫酸做了一個干燥劑的作用。如:

CuSO4·5H2O→(H2SO4)→CuSO4+5H2O,這個反應,就是體現硫酸的吸水性,而不是脫水性,因為反應前有水。

還有在實驗室制取乙烯的過程中,體現濃硫酸的吸水性,促使反應向正反應方向進行。在一些硫酸作催化劑的反應中,尤其是是濃硫酸,一般都體現硫酸的吸水性。

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,這是因為濃硫酸具有吸水性。

⑴就硫酸而言,吸水性是濃硫酸的性質,而不是稀硫酸的性質。

⑵濃硫酸的吸水作用,指的是濃硫酸分子跟水分子強烈結合,生成一系列穩定的水合物,并放出大量

的熱:H2SO4+nH2O== H2SO4·nH2O,故濃硫酸吸水的過程是物理變化的過程,吸水性是濃硫酸的物理性質。  、菨饬蛩岵粌H能吸收一般的游離態水(如空氣中的水),而且還能吸收某些結晶水合物(如CuSO4· 5H2O、Na2CO3·10H2O)中的水。

來源:http://baike.baidu.com/view/1730.htm