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【无机化学】硫酸

2021-02-02  地球知识...

纯硫酸是无色油状液体,283.4K时凝固,加热时灰放出SO3直至酸的浓度降低到98.3%,这时它成为恒沸溶液,沸点为611K。硫酸溶液是强的二元酸。100%的硫酸具有相当高的导电率,这是由它的自偶电离生成以下两种离子所致:

2H2SO4H3SO+ 4+HSO- 4

在硫酸溶剂体系中,使溶剂阴离子HSO- 4,增加的化合物起碱的作用,使H3SO+ 4增加的化合物起酸的作用:

KNO3+H2SO4 K++HSO- 4+HNO3

CH3COOH+H2SO4 CH3COH+ 2+HSO- 4

HSO3F+H2SO4 H3SO+ 4+SO3F-

HNO3+2H2SO4NO+ 2+H3O++2HSO- 4

硫酸能与水任意比例混合,以氢键形成一系列水合物,故浓硫酸具有强力的吸水性,在工业上和实验室常用做干燥剂,如干燥氯气、氢气和二氧化碳等。同时,它还能从一些有机化合物中夺取与水分子组成相当的氢和氧,使这些有机物碳化。

C12H22O11(蔗糖)=12C+11H2O (反应条件:浓硫酸)

浓硫酸又是一个强脱水剂,能严重地破坏动植物的组织,如损坏衣服和皮肤等,使用时必须注意安全。

浓硫酸是一种氧化性酸,加热时氧化性更显著,可以氧化许多非金属和金属。但金和铂甚至在加热时也不与浓硫酸作用。此外冷浓硫酸(93%以上)不和铁、铝等金属作用,因为铁和铝的表面在冷浓硫酸中被钝化,故可将浓硫酸装在钢罐中运输。

浓硫酸是化学工业中重要的化工原料,硫酸年产量可衡量一个国家的重化工生产能力。大量用于肥料工业中制造过磷酸钙和硫酸铵;用于石油精炼、炸药生产以及制造各种矾、染料、颜料、药物等。

硫酸能形成酸式盐和正盐。碱金属元素能形成稳定的固态酸式硫酸盐。在碱金属的硫酸盐溶液内加入过量的硫酸便有酸式硫酸盐生成:

Na2SO4+H2SO4=2NaHSO4

酸式硫酸盐均易溶于水,也容易熔化。加热到熔点以上,它们即转变为焦硫酸盐M2S2O7,再加强热,就进一步分解为正盐和三氧化硫。

一般硫酸盐都易容于水。硫酸根略溶,碱土金属(除BeMg外)和铅的硫酸盐微溶。可溶性硫酸盐从溶液中析出的晶体常常带有结晶水如CuSO4·5H2OFeSO4·7H2ONa2SO4·H2O等。除了碱金属和碱土金属外,其它硫酸盐都有不同程度的水解。

多数硫酸盐由形成复盐的趋势,在复盐中的两种硫酸盐是同晶型的化合物,这类复盐又叫矾。常见的复盐有两类:一类的组成通式是MI 2SO4·MIISO4·6H2O(其中MI=NH+ 4K+Rb+Cs+MII=Fe2+Co2+Ni2+Zn2+Cu2+Mg2+);另一类组成的通式是MI 2SO4·MIII 2SO43·24H2O

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