(化学式:H2SO4),硫的重要的含氧酸。无水为无色油状液体,10.36℃时结晶,通常使用的是它的各种不同浓度的水溶液,用塔式法和接触法制取。前者所得为粗制稀,质量分数一般在75%左右;后者可得质量分数98.3%的浓,沸点338℃,相对密度1.84。
是一种活泼的二元无机强酸,能和绝大多数金属发生反应。高浓度的有强烈吸水性,可用作脱水剂,碳化木材、纸张、棉麻织物及生物皮肉等含碳水化合物的物质。与水混合时,亦会放出大量热能。其具有强烈的腐蚀性和氧化性,故需谨慎使用。是一种重要的工业原料,可用于制造肥料、物、、颜料、洗涤剂、蓄电池等,也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。常用作化学试剂,在**合成中可用作脱水剂和磺化剂。
化学性质
腐蚀性
纯加热至290℃分解放出部分三氧化硫,直至酸的浓度降到98.3%为止,这时为恒沸溶液,沸点为338°C。无水体现酸性是给出质子的能力,纯仍然具有很强的酸性,98%与纯的酸性基本上没有差别,而溶解三氧化硫的发烟是一种**酸体系,酸性强于纯,但是广泛存在一种误区,即稀的酸性强于浓,这种想法是错误的。的确,稀步电离完全,产生大量的水合氢离子H3O+;但是浓和水一样,自身自偶电离会产生一部分合氢离子H3SO4+,正是这一部分合质子,导致纯具有非常强的酸性,虽然少,但是酸性却要比水合质子强得多,所以纯的哈米特酸度函数高达-12.0。
在溶剂体系中,H3SO4+经常起酸的作用,能质子化很多物质产生离子型化合物:
NaCl+ H2SO4==NaHSO4+HCl(不加热都能很快反应)
KNO3+ H2SO4→K++HSO4-+HNO3
HNO3+ H2SO4→NO2++H3O++2HSO4-
CH3COOH+ H2SO4→CH3C(OH)2++HSO4-
HSO3F+ H2SO4→H3SO4++SO3F-(氟磺酸酸性更强)
上述与HNO3的反应所产生的NO2+,有助于芳香烃的硝化反应。
相关反应
(1)与金属反应
①常温下浓能使铁、铝等金属钝化。②加热时,浓可以与除铱,钌之外的所有金属(包括金,铂)反应,生成高价金属盐,本身被还原成SO2,S,H2S或金属硫化物。
Cu+2H2SO4(浓)=加热=CuSO4+SO2↑+2H2O
(副反应有5Cu+4H2SO4(浓)=加热=3CuSO4+Cu2S+4H2O等)
2Fe+6H2SO4(浓)=加热=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
Pt+4H2SO4(浓)=加热=Pt(SO4)2+2SO2↑+4H2O(338℃的沸腾浓中,腐蚀率0.4mm/年以上;金被腐蚀的速度则慢得多)
在上述反应中,表现出了强氧化性和酸性。
(2)与非金属反应
热的浓可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为二氧化硫。在这类反应中,浓只表现出氧化性。
C+2H2SO4(浓)=加热=CO2↑+2SO2↑+2H2O
S+H2SO4(浓)=加热=3SO2↑+2H2O
分子的球棍模型
2P+5H2SO4(浓)=加热=2H3PO4+5SO2↑+2H2O
(3)与其他还原性物质反应
浓具有强氧化性,实验室制取硫化氢、溴化氢、碘化氢等还原性气体不能选用浓。
H2S+H2SO4(浓)==S↓+SO2+2H2O
2HBr+H2SO4(浓)==Br2+SO2+2H2O
8HI+H2SO4(浓)==4I2+H2S+4H2O
浓加热至290℃分出部分三氧化硫,直至酸的浓度降到98.3%为止,这时为恒沸溶液,沸点为338°C。无水体现酸性是给出质子的能力,纯仍然具有很强的酸性,98%与纯的酸性基本上没有差别,而溶解三氧化硫的发烟是一种**酸体系,酸性强于纯,但是广泛存在一种误区,即稀的酸性强于浓,这种想法是错误的。的确,稀步电离完全,产生大量的水合氢离子H3O+;但是浓和水一样,自身自偶电离会产生一部分合氢离子H3SO4+,正是这一部分合质子,导致纯具有非常强的酸性,虽然少,但是酸性却要比水合质子强得多,所以纯的哈米特酸度函数高达-12.0。
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