徐同飛

一、硫酸的物理性質(zhì)

純硫酸是一種無色、黏稠的油狀液體。

H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.3%的濃硫酸的沸點(diǎn)為338 ℃，密度為1.84 g/cm3。任何濃度硫酸溶液的密度均大于1 g/cm3，且濃度越大，密度越大。硫酸是一種難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時(shí)放出大量的熱。因此，在稀釋濃硫酸時(shí)，應(yīng)將濃硫酸慢慢地注入水里，并不斷攪拌。絕對(duì)不能將水倒進(jìn)濃硫酸里，以免混合時(shí)放出的熱量使水沸騰，飛濺傷人。

二、硫酸的化學(xué)性質(zhì)

硫酸不僅具有酸性，而且濃硫酸具有吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性三大特性。

1.硫酸的酸性

硫酸是二元強(qiáng)酸，稀硫酸具有酸的通性，在水溶液中硫酸能全部電離（H2SO42H++SO2-4）。

（1）與指示劑作用：稀硫酸能使酸堿指示劑變色（使石蕊變紅色）。

（2）與活潑金屬的置換反應(yīng)：稀硫酸與活潑金屬（H前的金屬）反應(yīng)的通式為：活潑金屬+H2SO4（?。蛩猁}+H2↑。

如：Fe+H2SO4（?。〧eSO4+H2↑

（3）與堿反應(yīng)：硫酸能與堿發(fā)生中和反應(yīng)。如：H2SO4+Ba（OH）2BaSO4↓+2H2O

（4）與堿性氧化物反應(yīng)：硫酸能與堿性氧化物反應(yīng)。如：Na2O+H2SO4Na2SO4+H2O

CuO+H2SO4CuSO4+H2O

（5）與某些鹽反應(yīng)：硫酸能與某些鹽（弱酸鹽、鋇鹽、鈣鹽等）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。如：

Na2CO3+H2SO4Na2SO4+CO2↑+H2O

2NaHCO3+H2SO4

Na2SO4+2CO2↑+2H2O

BaCl2+H2SO4BaSO4↓+2HCl

CaCl2+H2SO4CaSO4↓+2HCl

2.濃硫酸的吸水性

濃硫酸的吸水性是指濃硫酸中的H2SO4分子吸收水分子（H2O），生成H2SO4的水合物。故在實(shí)驗(yàn)室常用濃硫酸干燥酸性或中性且常溫下不能還原濃硫酸的氣體。

3.濃硫酸的脫水性

濃硫酸的脫水性是指濃硫酸將有機(jī)物分子中的H、O元素按2∶1的比例以H2O的形式脫去。因此，濃硫酸在一些有機(jī)反應(yīng)中常用作脫水劑。如：C12H22O11（蔗糖）濃硫酸12C+11H2O

CH3CH2OH濃硫酸170℃CH2=CH2↑+H2O

HCOOH濃硫酸CO↑+H2O

4.濃硫酸的強(qiáng)氧化性

濃硫酸的強(qiáng)氧化性是指硫酸分子中+6價(jià)的硫容易得到電子的性質(zhì)。濃硫酸的還原產(chǎn)物一般為二氧化硫。

（1）常溫下冷的濃H2SO4能使Fe、Al等金屬鈍化。

（2）濃H2SO4不但能氧化活潑金屬，而且還能氧化一些不活潑金屬（如銅、汞、銀等）。在加熱時(shí)，除Pt、Au外，絕大多數(shù)金屬都能被濃H2SO4氧化。如：

2Fe+6H2SO4（濃）△

Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O

Cu+2H2SO4（濃）

△CuSO4+SO2↑+2H2O

注意：在金屬與濃硫酸的反應(yīng)中，既有還原產(chǎn)物SO2又有硫酸鹽生成，所以，濃硫酸既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性。

（3）加熱條件下，濃H2SO4能將一些非金屬單質(zhì)（如C、S、P等）氧化。如：

C+2H2SO4（濃）

△CO2↑+2SO2↑+2H2O

S+2H2SO4（濃）

△3SO2↑+2H2O

注意 在非金屬與濃硫酸的反應(yīng)中，只有還原產(chǎn)物SO2（無硫酸鹽）生成，所以，濃硫酸只表現(xiàn)氧化性。

（4）濃H2SO4能將一些還原性化合物（如H2S、HI、HBr等）氧化。因此，濃H2SO4不能干燥常溫下具有還原性的氣體（SO2除外）。如：

H2S+H2SO4（濃）△S↓+SO2↑+2H2O

2HI+H2SO4（濃）I2+SO2↑+2H2O

注意：盡管濃硫酸具有氧化性，SO2具有還原性，但濃硫酸與SO2不反應(yīng)（因硫元素的+6價(jià)與+4價(jià)之間無中間價(jià)，濃硫酸不能將SO2氧化）；所以，可用濃硫酸干燥SO2氣體。

三、濃硫酸與稀硫酸的比較（表1）

四、SO2-4的檢驗(yàn)

檢驗(yàn)SO2-4的原理是根據(jù)SO2-4與Ba2+反應(yīng)生成BaSO4白色沉淀，且BaSO4不溶于強(qiáng)酸。常用的含Ba2+的試劑是BaCl2和Ba（NO3）2溶液，常用的酸化試劑是鹽酸。在檢驗(yàn)過程中，應(yīng)排除一些離子（如Ag+、Hg2+2、CO2-3、SiO2-3、SO2-3等）的干擾。其檢驗(yàn)方法為：

待測(cè)液加足量鹽酸

無沉淀加BaCl2或Ba（NO3）2溶液白色沉淀

有沉淀，過濾，取濾液

加BaCl2或Ba（NO3）2溶液

白色沉淀

即可證明待測(cè)液中含有SO2-4。

五、硫酸在中學(xué)化學(xué)中的應(yīng)用

1.制取氣體，如：

（1）制取H2：Zn+H2SO4（?。?ZnSO4+H2↑

（2）制取H2S：

FeS+H2SO4（?。?FeSO4+H2S↑

（3）制取SO2：

Na2SO3+H2SO4（濃）Na2SO4+SO2↑+H2O

或Cu+2H2SO4（濃）△CuSO4+SO2↑+2H2O

（4）制取HCl：

NaCl+H2SO4（濃）微熱

NaHSO4+HCl↑

或2NaCl+H2SO4（濃）強(qiáng)熱Na2SO4+2HCl↑

（5）制取Cl2：MnO2+2NaCl+2H2SO4（濃）△

Na2SO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O

（6）制取CO：HCOOH濃硫酸△CO↑+H2O

（7）制取C2H4：

CH3CH2OH

濃硫酸170℃CH2=CH2↑+H2O

2.作干燥劑：利用濃硫酸的吸水性，在實(shí)驗(yàn)室用濃硫酸干燥酸性或中性且常溫下不能被濃硫酸氧化的氣體。濃硫酸屬于酸性和氧化性干燥劑，不能用于干燥堿性氣體（NH3）和常溫下具有還原性的氣體（如H2S、HI、HBr）。

注意 盡管SO2、CO和H2具有還原性（SO2在常溫下即可表現(xiàn)氧化性，CO和H2一般在高溫下才能表現(xiàn)氧化性），但常溫下濃硫酸不能將它們氧化，所以可以用濃硫酸干燥SO2、CO和H2。

3.作催化劑：硫酸在酯（包括油脂）的水解、糖類的水解等許多有機(jī)反應(yīng)中作催化劑。如：

CH3COOC2H5 +H2O稀硫酸△

CH3COOH+C2H5OH

C12H22O11（蔗糖）+H2O稀硫酸△

C6H12O6（葡萄糖） +C6H12O6（果糖）

4.作催化劑和吸水劑：濃硫酸在許多有水生成的有機(jī)可逆反應(yīng)中，既作催化劑又作吸水劑；濃硫酸吸收生成的水，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。如：

C6H6+HNO3（濃）

濃硫酸50～60℃C6H5-NO2+H2O

CH3COOH+C2H5OH

濃硫酸△

CH3COOC2H5 +H2O

5.作脫水劑：濃硫酸在一些分子內(nèi)有水脫去的有機(jī)反應(yīng)中常作脫水劑。如在上述蔗糖的碳化、乙醇脫水生成乙烯和甲酸脫水生成CO的反應(yīng)中，濃硫酸均作脫水劑。

6.作氧化劑：濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，在化學(xué)反應(yīng)中常作氧化劑；在加熱時(shí)，除Pt、Au外，絕大多數(shù)金屬和一些非金屬（如C、S、P等）都能被濃

H2SO4氧化；在常溫下，一些還原性化合物（如硫化物、碘化物、溴化物、二價(jià)鐵的化合物等）就能被濃硫酸氧化。如：

2FeSO4+2H2SO4（濃）

Fe2（SO4）3+SO2↑+2H2O

7.作磺化劑：在加熱條件下，苯與濃硫酸反應(yīng)生成苯磺酸，濃硫酸作磺化劑。

C6H6+H2SO4（濃）

70℃～80℃C6H5—SO3H+H2O

8.作酸化劑：為增強(qiáng)KMnO4溶液或K2Cr2O7溶液的氧化性，常在KMnO4溶液或K2Cr2O7溶液中加入稀硫酸進(jìn)行酸化。