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硫酸的性质

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硫酸的性质

㈠ 物理性质
   纯硫酸是一种无色油状液体。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。”
㈡ 特性
 1.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。把少量研细的胆矾放入浓H2SO4中,会逐渐变为白色,就是由于浓H2SO4吸收了胆矾(CuSO4·5H2O)中的结晶水,而使其变为白色的无水硫酸铜。
  ⑷浓H2SO4有很强的吸收水分的性质,是硫酸分子与现成的水分子(自由水)或结晶水结合成硫酸的水合物。利用这种性质可以用浓H2SO4做干燥剂,但不能干燥NH3等碱性气体,也不能干燥H2S、HI等还原性气体。
 2.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)。
 ⑷常见的浓H2SO4脱水性的表现有以下几种:
  ①使有机物脱水,有碳游离出来,如糖类脱水。
  ②使有机物脱水,没有碳游离出来,如甲醇制一氧化碳,酒精制乙烯。
 3.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,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。
 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。否则还原性气体被氧化成单质,本身被还原成SO2
  硫酸是最常见的酸,它具有强酸性、不挥发性和稳定性,浓H2SO4还具有吸水性、脱水性和强氧化性。在一些反应中仅是硫酸某种性质的单一表现,在另一些反应中则是硫酸某几种性质的综合体现。
  常温时浓H2SO4能使Fe、Al钝化,也是浓H2SO4氧化性的表现。
 4. 硫酸的酸性
 硫酸具有酸类的通性,其水溶液能够使石蕊试液变红、与活泼金属反应可放出H2、与碱性氧化物、碱反应时生成盐和水,这些性质都体现硫酸的酸性,实际上是硫酸中H+离子性质的体现。如
   Zn+H2SO4(稀)==ZnSO4+H2↑
   CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
   2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O
 硫酸是一种强酸,可与弱酸盐反应,在制一些弱酸时常利用硫酸的强酸性。如
   FeS+H2SO4(稀)==FeSO4+H2S↑
   Ca3(PO4)2+3H2SO43CaSO4↓+2H3PO4
   2CH3COONa+H2SO4(浓)==Na2SO4+2CH3COOH
 5. 硫酸的不挥发性(或称高沸点性)
 可以用硫酸与易挥发酸的盐反应来制取易挥发的酸,或者说可以用硫酸与低沸点酸的盐反应来制取低沸点的酸。由于硫酸具有不挥发性,反应时生成的气体或蒸气中只含有较少的酸雾,便于得到较纯的气体。如:
   NaCl(固)+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
   NaNO3(固)+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
 在这些反应中是硫酸的难挥发性与酸性的共同表现。
 6. 硫酸的稳定性
 硫酸对热的稳定性强,可以用硫酸与不稳定酸的盐反应来制取不稳定酸。如:
   Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑
   Na2SO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+SO2↑
 不稳定酸分解后可得到相应的气体。
㈢ 用途
 1.利用其酸性,可制磷肥、氮肥;可除锈;可制实用价值较大的硫酸盐。
 2.利用浓硫酸的吸水性,在实验室常用浓硫酸作吸水剂和干燥剂。浓硫酸能干燥中性气体和酸性气体,如H2、O2、N2、CO2、SO2、Cl2、HCl等,但不能干燥碱性气体(NH3)和常温下具有还原性(H2S、HBr、HI)的气体。
 3.利用浓硫酸的脱水性,浓硫酸常用作精炼石油的脱水剂、有机反应的脱水剂等。
 4.利用浓硫酸的高沸点难挥发性,常用于制取各种挥发性酸。
  实验室还常用浓盐酸跟浓硫酸混合来快速简易制取HCl气体。因为浓硫酸具有吸水性,能吸收浓盐酸中的水,且能放出大量的热,加速HCl的挥发并能干燥HCl气体。
㈣ 安全
 浓硫酸稀释:浓硫酸溶于水剧烈放热,而且密度大于水,因此,稀释时应注酸入水,并不断搅拌,以使热量散发。
 浓硫酸不慎溅到皮肤上,不能用水冲洗,应用干布擦干。

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