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     我們對(duì)硫酸的性質(zhì)已經(jīng)作了初步的介紹.純硫酸是一種無(wú)色粘稠油狀液體,幾再乎比水重一倍.它能夠以任何的比和水混和,同時(shí)產(chǎn)生大量的熱.硫酸是一種不揮發(fā)酸,打開(kāi)盛貯硫酸的瓶蓋,不會(huì)冒“煙”,也聞不到什么氣味,它的沸點(diǎn)是38C,比鹽酸、硝酸等都高得多。

     市售的濃硫酸通常濃度是98%,它的比重是1.84下面我們比較詳細(xì)地來(lái)研究一下硫酸的化學(xué)性質(zhì)。

     硫酸是一種典型的強(qiáng)酸,它具有酸的一切通性.例如,它能使藍(lán)色石蕊試紙變紅;能跟活潑金屬發(fā)生置換反應(yīng),放

出氫氣.例如：

H2SO4(稀)+Zn=H2+ZnSO4

金屬活動(dòng)順序表里氫以后的金屬,是不能置換硫酸分子里的氫原子的,雖然其中有些金屬(例如銅)在一定條件下,也能溶解在濃硫酸里,但所發(fā)生的反應(yīng)并不是置換反應(yīng),這個(gè)反應(yīng)在下面還將詳細(xì)討論：

     硫酸也能跟堿性氧化物反應(yīng)生成鹽(硫酸鹽)和水.例如，

H2SO4 +Cuo=加熱=Cuso4（硫酸銅）+H2O

     硫酸也能眼堿類發(fā)生中和反應(yīng).由于硫酸是二價(jià)酸,當(dāng)所用堿的量不同時(shí),它可以生成正鹽或酸式鹽.例如,

         1克分子硫酸跟2克分子氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)生成正鹽：

H2SO4+2NAOH=Na2SO4（硫酸鈉） +2H2O

         1克分子硫酸跟1克分子氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)生成酸式鹽①:

H2SO4 +NAOH= NAHSO4（酸式硫酸鈉或硫酸氫鈉） +H2O

     最后,硫酸也能跟其他酸的鹽類發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成新酸和新鹽.由于硫酸的不揮發(fā)性,這個(gè)反應(yīng)廣泛地被用來(lái)制造其他酸類.例如,

①很顯然,如果所用 NAOH超過(guò)2克分子,就只能生成正鹽;如果少于1克分子就只能生成酸式鹽。

H2SO4 +NaC1=加熱=NaHSO4+HCI

H2SO4 +NANO3=加熱=NAHSO4 +HNO3

     硫酸除了具有上述這些酸的通性以外,濃硫酸還有許多特殊的性質(zhì),這些性質(zhì)不僅和其他酸類不同,而且和稀硫酸也不相同，主要是：

      1.濃硫具有很強(qiáng)的氧化性，上面講到某些不活潑的金屬(例如銅)不能從稀硫酸里置換出氫氯,但當(dāng)跟濃硫酸共熱時(shí),卻能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使金屬溶解在濃硫酸里.但這個(gè)反應(yīng)并不放出氫氣,它是由濃硫酸的強(qiáng)烈的氧化性而發(fā)生的。

     濃硫酸眼銅反應(yīng)時(shí),首先是濃硫酸把銅氧化成氧化銅,而自己則被還原成亞硫酸:

H2SO4(濃)+Cu=Cuo+H2SO3

     我們知道,亞硫酸是極不穩(wěn)定的,生成后立刻分解成二氧化硫和水：

HUS03=S02+H2O

另外,銅被氧化生成的氧化銅是一種堿性氧化物,它能跟多余的硫酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成硫酸銅和水:

Cuo+H2S04=Cuso4 +H2O

這樣,銅就溶解在濃硫酸里了①

     把上面這些反應(yīng)的化學(xué)方程式合并起來(lái),就可看到濃硫酸跟銅反應(yīng)總的化學(xué)方程式是

2H2S0+Cu=Cuso4+SO+2H2O

     把這個(gè)反應(yīng)和活潑金屬(例如Zn)跟稀硫酸發(fā)生的置換反應(yīng)相比較,就可看出它們之間存在著本質(zhì)的不同,前者反應(yīng)的最后,雖然也生成金屬鹽類,但它放出的氣體不是氫氣而是二氧化硫,同時(shí)還有水生成。

①稀硫沒(méi)有氧化性,國(guó)此,稀硫酸和銅是沒(méi)有反應(yīng)的

     濃硫酸跟例的反應(yīng)是一個(gè)氧化一還原反應(yīng),在這個(gè)反應(yīng)里,濃硫酸是氧化劑,它把銅氧化成氧化銅(后來(lái)又跟多余的硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水);是還原劑,它把硫酸還原成亞硫酸(隨即分解成二氧化硫和水)。

     由于濃硫酸具有強(qiáng)烈的氧化性,我們可以用鐵器來(lái)盛貯它.當(dāng)鐵和濃硫酸接觸時(shí),它的表面立刻被濃硫酸氧化成一種組成比較復(fù)雜的鐵的氧化物,這種鐵的氧化物不能溶解在濃硫酸里,它在金屬表面上形成一層非常致密的薄膜,保護(hù)住內(nèi)部金屬不再受酸的作用.金屬跟酸反應(yīng)后,在表面上形成具有保護(hù)性的薄膜的作用,稱做金屬的“鈍化”(注意,鐵器不能用來(lái)盛貯稀硫酸,為什么?)。

     濃硫酸也能跟某些金屬發(fā)生類似的氧化一還原反應(yīng),例如把木炭粉和濃硫酸放在試管里加熱時(shí),木炭就被濃硫酸氧化成二氧化碳,同時(shí),硫酸則被木炭還原成亞硫酸(隨即分解成二氧化硫和水),總的反應(yīng)是:

C+2H2SO4=加熱=CO2+2S02個(gè)+2H2O

     2.濃碗酸跟水的反應(yīng)濃硫酸溶解于水時(shí),會(huì)放出大量的熱.在第一冊(cè)§5·4里,我們?cè)刂赋?在稀釋濃硫酸時(shí),一定要把濃硫酸慢慢地沿著容器的壁注入水里,注入時(shí)還須，不斷加以攪動(dòng)千萬(wàn)不要把水注入濃硫酸里否則,就可能會(huì)有硫酸飛濺出來(lái),沾到皮膚或眼睛上,造成嚴(yán)重的傷害事故。

     濃硫酸溶解于水放出大量的熱這一事實(shí),說(shuō)明了濃硫酸的溶解過(guò)程,并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理過(guò)程,而是同時(shí)包含有硫酸跟水之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),這種反應(yīng)可以用下面的化學(xué)方程式表示：

H2SO4+H2O=H2SO4.H2O(一水合硫酸)或H4S05

H2SO4+2H2O=H2SO4.2H2O(二水合硫酸)H6SO6

這些反應(yīng)發(fā)生時(shí),都有大量的熱放出,這就是濃硫酸溶解時(shí)發(fā)熱的原因.反應(yīng)后生成的化合物,叫做硫酸水合物,在硫酸溶液里,這些水合物都是實(shí)際存在著的。

     濃硫酸跟水的化合能力十分強(qiáng)烈,不跟硫酸起反應(yīng)的氣體,在通過(guò)盛濃硫酸的洗氣瓶(圖210)后,其中含有的水蒸氣就被濃硫酸所吸收,因而使氣體變得干燥。

     濃硫酸也能吸收空氣里的水蒸氣,因此,濃硫酸常用在干燥器里。

干燥器是一個(gè)有蓋的玻璃缸.在干燥器的下部裝有濃硫酸或其他干燥劑如無(wú)水氯化鈣等(圖2·11(a),硫酸上面擱置一塊有許多圓孔的制的隔板(圖2-11(b).要干燥的物質(zhì)先放在坩堝或發(fā)皿里,然后再把坩堝或蒸發(fā)皿放在隔板上,蓋緊缸蓋.玻璃缸里的空氣,因它所含的水藤氣被濃硫酸所吸收而變得十分干燥,這樣,就能使坩堝或蒸發(fā)皿里的物質(zhì)一直保持干燥。

     3.濃硫釀對(duì)有機(jī)物的脫水作用有些有機(jī)化合物(例如纖維素、糖、淀粉等,在第四冊(cè)要詳細(xì)討論)是由碳、氫、氧三種元素組成的,這類有機(jī)化合物遇濃硫酸時(shí),成分里的氫、氧兩元素按照水的組成(即按照2個(gè)原子氫和1個(gè)原子氧的比)被濃硫酸吸收掉.這種作用,叫做有機(jī)物的脫水作用.有機(jī)物經(jīng)脫水后就變成為炭(因?yàn)檫@時(shí)它成分里只剩下碳一種元素了),我們稱這種作用為“碳化”.例如,在蔗糖(它的分子式是C12H22O11)里加入濃硫酸,不久,蔗糖被濃硫酸脫水而變成焦黑色的炭,反應(yīng)的化學(xué)方程式是:

C12H22O11=濃硫酸=12C+11H2O

     濃硫酸對(duì)有機(jī)物的脫水作用,還可以從下面的實(shí)驗(yàn)清楚地觀察到。先用稀硫酸在普通的紙(它大部分是由纖維素組成的)上寫(xiě)好字,然后在酒精燈火焰的上方(要隔開(kāi)相當(dāng)距離)慢慢烘干.這時(shí),稀硫酸由于水分蒸發(fā)而逐漸濃縮縮,變成濃硫酸,紙上寫(xiě)字的地方因碳化而變成焦黑,原來(lái)寫(xiě)的字跡就清楚地顯現(xiàn)出來(lái)(圖212)。

     由于濃硫酸對(duì)有機(jī)物的強(qiáng)烈的脫水作用,如果皮膚上不沾著了濃硫酸,就會(huì)引起嚴(yán)重的燙傷,所以,應(yīng)該盡快地用大量的水或稀的碳酸氫鈉( NAHCO3)溶液來(lái)沖洗。

    濃硫酸濺在衣服上,也會(huì)使織物碳化而變成許多小孔,有時(shí)在衣服上濺著了稀硫酸,當(dāng)時(shí)并不察覺(jué)到,但當(dāng)干了時(shí),由于水分的蒸發(fā),衣服上的硫酸變濃,也會(huì)產(chǎn)生許多小孔,因此在使用硫酸(即使是稀硫酸)時(shí),必須十分小心。