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)的強酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時放出大量的熱。因此，在稀釋濃硫酸時，應(yīng)將濃硫酸慢慢地注入水里，并不斷攪拌。絕對不能將水倒進濃硫酸里，以免混合時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、脫水性和強氧化性三大特性。

1.硫酸的酸性

硫酸是二元強酸，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。故在實驗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.濃硫酸的強氧化性

濃硫酸的強氧化性是指硫酸分子中+6價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，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價與+4價之間無中間價，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

檢驗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。其檢驗方法為：

待測液加足量鹽酸

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（稀） 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，在實驗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。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：濃硫酸具有強氧化性，在化學(xué)反應(yīng)中常作氧化劑；在加熱時，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行酸化。