硫酸的物理化學性質

　　硫酸***化學式：H₂SO₄***，硫的最重要的含氧酸。接下來小編為你整理了，一起來看看吧。

　　硫酸的物理性質

　　純硫酸一般為無色油狀液體，密度1.84 g/cm³，沸點337℃，能與水以任意比例互溶，同時放出大量的熱，使水沸騰。加熱到290℃時開始釋放出三氧化硫，最終變成為98.54%的水溶液，在317℃時沸騰而成為共沸混合物。硫酸的沸點及粘度較高，是因為其分子內部的氫鍵較強的緣故。由於硫酸的介電常數較高，因此它是電解質的良好溶劑，而作為非電解質的溶劑則不太理想。硫酸的熔點是10.371℃，加水或加三氧化硫均會使凝固點下降。

　　濃度的差異

　　儘管可以製出濃純淨的硫酸，並且室溫下是無限穩定的***所謂的分解成恆沸物的反應發生在接近沸點的高溫之下***，但是純硫酸凝固點過高***283.4K***，所以為了方便運輸通常製成98%硫酸，故一般所說的“高濃度硫酸”指的便是濃度為98%的硫酸。另外，硫酸在不同的濃度下有不同的應用，以下為一些常見的濃度級別：

　　硫酸亦可被製成其他形態。例如，將高濃度的SO通入硫酸可製成發煙硫酸***HSO***。有關發煙硫酸的濃度，人們通常以SO的百分比作準或者是HSO的百分比作準，兩者均可。一般所稱的“發煙硫酸”的濃度為45%***含109%HSO***或65%***含114.6% HSO***。100%純發煙硫酸為固體，熔點為36℃。

　　極性與導電性

　　純硫酸是一種極性非常大的液體，其介電係數大約為100。因為它分子與分子之間能夠互相質子化對方，造成它極高的導電性，這個過程被稱為質子自遷移。發生的過程是：2HSO====HSO+ HSO

　　硫酸的化學性質

　　腐蝕性

　　純硫酸加熱至290℃分解放出部分三氧化硫，直至酸的濃度降到98.3%為止，這時硫酸為恆沸溶液，沸點為338°C。無水硫酸體現酸性是給出質子的能力，純硫酸仍然具有很強的酸性，98%硫酸與純硫酸的酸性基本上沒有差別，而溶解三氧化硫的發煙硫酸是一種超酸體系，酸性強於純硫酸，但是廣泛存在一種誤區，即稀硫酸的酸性強於濃硫酸，這種想法是錯誤的。的確，稀硫酸第一步電離完全，產生大量的水合氫離子HO;但是濃硫酸和水一樣，自身自偶電離會產生一部分硫酸合氫離子HSO，正是這一部分硫酸合質子，導致純硫酸具有非常強的酸性，雖然少，但是酸性卻要比水合質子強得多，所以純硫酸的哈米特酸度函式高達-12.0。

　　在硫酸溶劑體系中，HSO經常起酸的作用，能質子化很多物質產生離子型化合物：

　　NaCl+ HSO==NaHSO+HCl***不加熱都能很快反應***

　　KNO+ HSO→K+HSO+HNO

　　HNO+ HSO→NO+HO+2HSO

　　CHCOOH+ HSO→CHC***OH***+HSO

　　HSOF+ HSO→HSO+SOF***氟磺酸酸性更強***

　　上述與HNO的反應所產生的NO，有助於芳香烴的硝化反應。

　　濃硫酸特性

　　1、脫水性

　　濃硫酸迅速蝕穿毛巾圖冊脫水指濃硫酸脫去非遊離態水分子或按照水的氫氧原子組成比脫去有機物中氫氧元素的過程。就硫酸而言，脫水性是濃硫酸的性質，而非稀硫酸的性質，濃硫酸有脫水性且脫水性很強，脫水時按水的組成比脫去。物質被濃硫酸脫水的過程是化學變化，反應時，濃硫酸按水分子中氫氧原數的比***2:1***奪取被脫水物中的氫原子和氧原子或脫去非遊離態的結晶水，如五水硫酸銅***CuSO·5HO***。

　　可被濃硫酸脫水的物質一般為含氫、氧元素的有機物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質中的有機物，被脫水後生成了黑色的炭，這種過程稱作炭化。一個典型的炭化現象是蔗糖的黑麵包反應。在200mL燒杯中放入20g蔗糖，加入幾滴水，水加適量，攪拌均勻。然後再加入15mL質量分數為98%的濃硫酸，迅速攪拌。觀察實驗現象。可以看到蔗糖逐漸變黑，體積膨脹，形成疏鬆多孔的海綿狀的炭，反應放熱，還能聞到刺激性氣體。

　　CHO====12C+11HO

　　同時進行碳與濃硫酸反應：

　　C+2HSO***濃***====CO↑+2SO↑+2HO

　　2、強氧化性

　　***1***與金屬反應

　　①常溫下濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。②加熱時，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被還原成二氧化硫。

　　Cu+2HSO***濃***====CuSO+SO↑+2HO

　　2Fe+6HSO***濃***====Fe***SO***+3SO↑+6HO

　　在上述反應中，硫酸表現出了強氧化性和酸性。

　　***2***與非金屬反應

　　硫酸分子的球棍模型圖冊熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質氧化到其高價態的氧化物或含氧酸，本身被還原為二氧化硫。在這類反應中，濃硫酸只表現出氧化性。

　　C+2HSO***濃***==CO↑+2SO↑+2HO

　　S+HSO***濃***====3SO↑+2HO

　　2P+5HSO***濃***====2HPO+5SO↑+2HO

　　***3***與其他還原性物質反應

　　濃硫酸具有強氧化性，實驗室製取硫化氫、溴化氫、碘化氫等還原性氣體不能選用濃硫酸。

　　HS+HSO***濃***==S↓+SO↑+2HO

　　2HBr+HSO***濃***==Br↑+SO↑+2HO

　　2HI+HSO***濃***==I↓+SO↑+2HO

　　稀硫酸特性

　　性質

　　可與多數金屬***比銅活潑***和絕大多數金屬氧化物反應，生成相應的硫酸鹽和水;

　　可與所含酸根離子對應酸酸性比硫酸根離子弱的鹽反應，生成相應的硫酸鹽和弱酸;

　　可與鹼反應生成相應的硫酸鹽和水;

　　可與氫前金屬在一定條件下反應，生成相應的硫酸鹽和氫氣;

　　加熱條件下可催化蛋白質、二糖和多糖的水解;

　　能與指示劑作用，使紫色石蕊試液變紅，使無色酚酞試液不變色。

　　檢驗

　　所需藥品：經過鹽酸酸化的氯化鋇溶液，鎂粉。

　　檢驗方法：使用經過鹽酸***HCl***酸化的的氯化鋇***BaCl***。向待測物溶液滴入幾滴經過鹽酸酸化的氯化鋇溶液，震盪，如果產生白色沉澱;向溶液中加入鎂粉後生成可燃性氣體，則待測溶液中含有硫酸。但此方法僅限中學階段。

　　常見誤區

　　稀硫酸在中學階段，一般當成HSO=2H+SO，兩次完全電離，其實不是這樣的。根據硫酸酸度係數pK=-3.00，pK=1.99，其二級電離不夠充分，在稀硫酸中HSO=可逆=H+SO並未完全電離，1mol/L的硫酸一級電離完全，二級電離約電離10%，也就是溶液中仍存在大量的HSO。而即使是NaHSO溶液0.1mol/L時，硫酸氫根也只電離了約30%。