硫酸在中學(xué)化學(xué)中的應用
硫酸(H2SO4)是硫的最重要的含氧酸。純硫酸為無(wú)色稀薄狀液體，量量分數98.*%的純濃硫酸，密度為1.84g/cm3，沸點(diǎn)**8℃，熔點(diǎn)10.*5℃，有強侵蝕性，有刺激性氣息，能與水以肆意比例互溶，生成稀硫酸。同時(shí)放出大量的熱，使水沸騰。
硫酸是一種反響性極強的二元無(wú)機強酸，能和許多金屬發(fā)作反響。高濃度的硫酸有強烈的吸水性，可用做脫水劑，碳化木材、紙張、棉麻織物及生物皮肉等含碳水化合物的物量。是一種重要的工業(yè)原料，可用于造造肥料、藥物、炸藥、顏料、洗滌劑、蓄電池等，也普遍應用于凈化石油、金屬冶煉以及染料等工業(yè)中。
在中學(xué)化學(xué)中有普遍的應用，常用做化學(xué)試劑，是造取氣體、某些酸或某些鹽的重要試劑，某些有機反響的催化劑，嘗試室常用的枯燥劑、酸化劑、強氧化劑等。為幫忙同窗們系統地領(lǐng)會(huì )硫酸的那些常識，本文特將它們歸納整理如下：
一、造取氣體
1．造H2
操縱硫酸的酸性或H+離子的氧化性：
Zn＋H2SO4(稀)=ZnSO4＋H2↑
Fe＋H2SO4(稀)=FeSO4＋H2↑
2．造SO2
① 操縱硫酸的酸性：
Na2SO*＋H2SO4(中等濃度)=Na2SO4＋SO2↑＋H2O
② 操縱硫酸的強氧化性和酸性：
Cu＋2H2SO4(濃)=(△)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
*．造H2S
操縱硫酸的強酸性：
FeS+H2SO4(稀)=FeSO4＋H2S↑
4．造HCl
① 操縱硫酸的難揮發(fā)性：
NaCl(固)＋H2SO4(濃)=(微熱)NaHSO4＋HCl↑
NaHSO4＋NaCl(固)=(強熱)Na2SO4＋HCl↑
② 操縱濃硫酸的吸水性：
操縱濃鹽酸與濃硫酸也能夠造氯化氫氣體。
5．造HF
操縱硫酸的強酸性和難揮發(fā)性或高沸點(diǎn)酸：
CaF2+H2SO4(濃)=(△)CaSO4＋2HF↑
*．造C2H4
操縱硫酸的催化劑感化和脫水性：
CH*CH2OH=(濃H2SO4170℃)
CH2＝CH2↑＋H2O
7．造CO
操縱硫酸的脫水性：
HCOOH=(濃H2SO4△)CO↑＋H2O
二、造取某些酸或某些鹽
1．造H*PO4
操縱硫酸的強酸性：
Ca*(PO4)2＋*H2SO4(濃)=(△)2H*PO4＋*CaSO4
2．造HNO*
操縱硫酸的難揮發(fā)性或高沸點(diǎn)酸：
NaNO*(固)＋H2SO4(濃)=(微熱)NaHSO4
＋HNO*↑
KNO*+H2SO4→KHSO4+HNO*
*．造磷肥
操縱硫酸的強酸性：
Ca*(PO4)2＋2H2SO4(濃)=(△)
Ca(H2PO4)2＋2CaSO4
Ca*(PO4)2＋*H2SO4(濃)=(△)
2Ca(H2PO4)2＋*CaSO4
4．造氮肥
操縱硫酸的強酸性：
2NH*+H2SO4=(NH4)2SO4
5 造各類(lèi)硫酸鹽
次要操縱硫酸的酸性：消費綠礬、膽礬、硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鎂等產(chǎn)物。
Fe+H2SO4=FeSO4
FeSO4＋7H2O=FeSO4?7H2O
CuO+H2SO4=CuSO4＋H2O
CuSO4＋5H2O=CuSO4?5H2O
三、造取某些有機物
1．造硝基苯
濃硫酸的催化劑和脫水劑的感化：
C*H*(苯)＋HNO*(濃)→(濃H2SO4△)
C*H5-NO2(硝基甲苯)＋H2O
2．造TNT
濃硫酸起催化劑和脫水劑感化：
C*H5-CH*(甲苯)＋*HNO*→
(濃H2SO4△)C*H2-CH*(NO2)*
(三硝基甲苯)＋*H2O
*．造苯磺酸
濃硫酸做磺化劑：
C*H*＋H2SO4(濃)→C*H5-SO*H＋H2O
4．造乙酸乙酯
濃硫酸起催化劑和吸水劑感化 ：
CH*COOH＋CH*CH2OH→
(濃H2SO4△)CH*COOCH2CH*＋H2O
5．造葡萄糖
① 濃硫酸起催化劑和溶劑感化：
(C*H10O5)n(纖維素)＋nH2O→
(濃H2SO4△)nC*H12O*(葡萄糖)
② 稀硫酸做催化劑：
(C*H10O5)n(淀粉)＋nH2O→
(稀H2SO4△)nC*H12O*(葡萄糖)
*．造硝酸纖維
濃硫酸起催化劑和脫水劑感化：
[C*H7O2(OH)*]n＋*nHNO*→
(濃H2SO4△)[C*H7O2(ONO2)*]n＋*nH2O
7．酯水解(稀硫酸做催化劑)：
CH*COOCH2CH*＋H2O→(稀H2SO4△)
CH*COOH＋C2H5OH
⒏ 油脂水解
稀硫酸做催化劑：
油脂+H2O→(稀H2SO4△)甘油+高級脂肪酸
⒐ 糖類(lèi)水解
稀硫酸做催化劑：
C12H22O11(蔗糖)＋H2O→(稀H2SO4△
)C*H12O*(果糖)＋C*H12O*(葡萄糖)
C12H22O11(麥芽糖)＋H2O→
(稀H2SO4△)2C*H12O*(葡萄糖)
10．乙烯水化
稀硫酸做催化劑：
CH2=CH2+H2O→(稀H2SO4△)C2H5OH
四、在其他方面的應用
1．稀硫酸做酸化劑：
KMnO4溶液中參加必然量稀H2SO4酸化，加強其氧化性。
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5Fe2(SO4)*+8H2O
2．稀硫酸做查驗劑：
稀硫酸是間接查驗溶液中的Ba2+的試劑，生成BaSO4白色沉淀，不要再加酸。
SO42-＋Ba2+=BaSO4↓
*．稀硫酸做除雜劑：
按照濃硫酸能夠與不飽和烯烴、醇、醚等反響，生成能溶于酸層而便于別離和水洗的物量的特征，常用濃硫酸做除雜劑，除去有機物中少量烯烴、醇等雜量。如正已烷中含有少量已烯或乙醇時(shí)，能夠用硫酸洗滌除去。
4．稀硫酸做除銹劑：
操縱稀硫酸的酸性，可除去鐵成品外表上的鐵銹。
*H2SO4(稀)+Fe2O*·nH2O=
Fe2(SO4)*+(*+n)H2O
5．稀硫酸的導電感化：
在電解水時(shí)常參加稀硫酸是加強溶液的導電性。
*．濃硫酸做枯燥劑：
操縱濃硫酸的吸水性，吸收游離態(tài)水，常用于枯燥中性氣體和酸性氣體。如H2、CO、NO、CH4、CO2、SO2、Cl2、HCl等。但不克不及枯燥堿性氣體NH*和常溫下具有復原性的氣體HBr、HI、H2S。
7．濃硫酸做強氧化劑：
濃硫酸是氧化性酸，能夠氧化大大都金屬(除Au和Pt外)和其它復原性物量，濃硫酸一般復原為SO2。如：
(1)與金屬反響
① 常溫下濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。
② 加熱時(shí)，濃硫酸能夠與除金、鉑之外的所有金屬反響，生成高價(jià)金屬硫酸鹽，自己一般被復原成二氧化硫。
Cu+2H2SO4(濃)=CuSO4+SO2↑+
2H2O
2Fe+*H2SO4(濃)=Fe2(SO4)*+*SO2↑+*H2O
在上述反響中，硫酸表示出了強氧化性和酸性。
Fe和Al在H2SO4(冷、濃)或濃硝酸中鈍化。加熱時(shí)發(fā)作氧化復原反響：
2Fe＋*H2SO4(濃)=Fe2(SO4)*＋*SO2↑＋*H2O
2Al＋*H2SO4(濃)=Al2(SO4)*＋*SO2↑＋*H2O
(2)與非金屬反響
熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單量氧化到其高價(jià)態(tài)的氧化物或含氧酸，自己被復原為二氧化硫。在那類(lèi)反響中，濃硫酸只表示出氧化性。
C+2H2SO4(濃)=CO2↑+2SO2↑+2H2O
S+H2SO4(濃)=*SO2↑+2H2O
2P+5H2SO4(濃)=2H*PO4+5SO2↑
+2H2O
(*)與其他復原性物量反響
濃硫酸具有強氧化性，嘗試室造取硫化氫、溴化氫、碘化氫等復原性氣體不克不及選用濃硫酸。
H2SO4(濃)+H2S=SO2↑+S↓+2H2O
H2SO4(濃)+2HBr=SO2↑+Br2+2H2O
2HI+H2SO4(濃)=I2↓+SO2↑+2H2O
2H2SO4(濃)+2FeSO4=Fe2(SO4)*+SO2↑+2H2O
8．濃硫酸的吸水感化：
① 濃硫酸能以肆意比與水混溶。濃硫酸消融時(shí)放出大量的熱，因而濃硫酸稀釋時(shí)應該“酸入水，沿器壁，漸漸倒，不竭攪?！?/p>
② 將一瓶濃硫酸敞口放置在空氣中，其量量將增加，密度將減小，濃度降低，體積變大，那是因為濃硫酸具有吸水性。
H2SO4+nH2O=H2SO4·nH2O
③ 濃硫酸不只能吸收一般的游離態(tài)水(如空氣中的水)，并且還能吸收某些結晶水合物(如CuSO4·5H2O；Na2CO*·10H2O)中的水。
9．濃硫酸的脫水性：
脫水指濃硫酸脫去非游離態(tài)水分子或根據水的氫氧原子構成比脫去有機物中氫氧元素的過(guò)程。物量被濃硫酸脫水的過(guò)程是化學(xué)變革，反響時(shí)，濃硫酸按水分子中氫氧原數的比(2:1)攫取被脫水物中的氫原子和氧原子或脫去非游離態(tài)的結晶水，如五水硫酸銅(CuSO4·5H2O)?？杀粷饬蛩崦撍奈锪恳话銥楹瑲?、氧元素的有機物，此中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物量中的有機物，被脫水后生成了黑色的炭，那種過(guò)程稱(chēng)做炭化。
一個(gè)典型的炭化現象是蔗糖的黑面包反響。在200mL燒杯中放入20g蔗糖，參加幾滴水，水加適量，攪拌平均。然后再參加15mL量量分數為98%的濃硫酸，敏捷攪拌。察看嘗試現象。能夠看到蔗糖逐步變黑，體積膨脹，構成松散多孔的海綿狀的炭，反響放熱，還能聞到刺激性氣體。
C12H22O11=(H2SO4濃)12C+11H2O
同時(shí)停止碳與濃硫酸反響:
C+2H2SO4(濃)=CO2↑+2SO2↑+2H2O
10．濃硫酸做吸收劑：工業(yè)上接觸法造取硫酸，為了避免構成酸霧，用98.*%的濃硫酸吸收SO*。
