硫酸(H2SO4)

硫酸

硫酸（化学式：H2SO4），硫的Z重要的含氧酸。硫酸是一种Z活泼的二元无机强酸，能和绝大多数金属发生反应。高浓度的硫酸有强烈吸水性，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。

无水硫酸为无色油状液体，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。前者所得为粗制稀硫酸，质量分数一般在75%左右；后者可得质量分数98.3%的浓硫酸，沸点338℃，相对密度1.84。

硫酸具有强烈的腐蚀性和氧化性，在与水混合时，亦会放出大量热能。硫酸是一种重要的工业原料，可用于制造肥料、药物、zha药、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，在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。

自然界中的硫酸

酸雨中含有硫酸，酸雨中的二氧化硫（SO2）与大气中的水反应，生成亚硫酸（H2SO3），亚硫酸又被大气中的氧气氧化，生成硫酸，随雨水落到地面 ，引起酸性土壤的形成。改良酸性土壤通常用碱性物质进行中和。自然界中，很多含硫的矿物质，例如硫化亚铁，在发生氧化反应后形成硫酸，所形成的液体为高度酸性，能氧化残留的金属物，释出有毒的气体。在生物界，有一种海蛞蝓（Notaspidean pleurobranchs）也能喷射含硫酸的分泌物来御敌。

硫酸化学性质

1、腐蚀性

纯硫酸加热至290℃分解放出部分三氧化硫，直至酸的浓度降到98.3%为止，这时硫酸为恒沸溶液，沸点为338°C。无水硫酸体现酸性是给出质子的能力，纯硫酸仍然具有很强的酸性，98%硫酸与纯硫酸的酸性基本上没有差别，而溶解三氧化硫的发烟硫酸是一种超酸体系，酸性强于纯硫酸，但是广泛存在一种误区，即稀硫酸的酸性强于浓硫酸，这种想法是错误的。的确，稀硫酸diyi步电离完全，产生大量的水合氢离子H3O+；但是浓硫酸和水一样，自身自偶电离会产生一部分硫酸合氢离子H3SO4+，正是这一部分硫酸合质子，导致纯硫酸具有非常强的酸性，虽然少，但是酸性却要比水合质子强得多，所以纯硫酸的哈米特酸度函数高达-12.0。

在硫酸溶剂体系中，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。

浓硫酸特性

1、脱水性

脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子或按照水的氢氧原子组成比脱去有机物中氢氧元素的过程。就硫酸而言，脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，浓硫酸有脱水性且脱水性很强，脱水时按水的组成比脱去。物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原数的比(2:1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子或脱去非游离态的结晶水，如五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)。

可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成了黑色的炭，这种过程称作炭化。一个典型的炭化现象是蔗糖的黑面包反应。在200mL烧杯中放入20g蔗糖，加入几滴水，水加适量，搅拌均匀。然后再加入15mL质量分数为98%的浓硫酸，迅速搅拌。观察实验现象。可以看到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭，反应放热，还能闻到刺激性气体。

2、稀硫酸特性

可与多数金属（比铜活泼）和绝大多数金属氧化物反应，生成相应的硫酸盐和水；

可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应，生成相应的硫酸盐和弱酸；

可与碱反应生成相应的硫酸盐和水；

可与氢前金属在一定条件下反应，生成相应的硫酸盐和氢气；

加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解；

能与指示剂作用，使紫色石蕊试液变红，使无色酚酞试液不变色。

制备方法

实验室制法

可以用FeSO4·7H2O加强热，用加冰水混合物的U型管冷凝即可，用NaOH吸收SO2，理论可得29.5%的H2SO4。关键在于尾气吸收。

可将二氧化硫气体通入双氧水制取硫酸，此法占率较低。

另一种少为人知的方法是，先把12.6摩尔浓度的盐酸加入焦亚硫酸根（S2O52-），接着把所产生的气体打入硝酸，这会释出棕色/红色的气体，当再无气体产生时就代表反应完成。

工业制法

方法一

生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。

制取二氧化硫（沸腾炉）

燃烧硫或高温处理黄铁矿，制取二氧化硫S+O2==点燃==SO2

4FeS2+11O2==高温=8SO2+2Fe2O3

接触氧化为三氧化硫（接触室）

2SO2+O2==五氧化二钒催化并加热==2SO3（可逆反应）

用98.3%硫酸吸收（吸收塔）

SO3+H2SO4==H2S2O7（焦硫酸）

加水

H2S2O7+H2O==2H2SO4

提纯

可将工业浓硫酸进行蒸馏，便可得到浓度95%～98%的商品硫酸。

二水法磷酸反应后，利用磷石膏，工业循环利用，使用二水法制硫酸。

方法二

制取二氧化硫（沸腾炉）

2

4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O3

将二氧化硫溶于水变成亚硫酸。

亚硫酸氧化得硫酸。