硫酸物理性质
纯硫酸一般为无色油状液体,密度1.84 g/cm3,沸点337℃,能与水以任意比例互溶,同时放出大量的热,使水沸腾。加热到290℃时开始释放出三氧化硫,最终变成为98.54%的水溶液,在317℃时沸腾而成为共沸混合物。硫酸的沸点及粘度较高,是因为其分子内部的氢键较强的缘故。由于硫酸的介电常数较高,因此它是电解质的良好溶剂,而作为非电解质的溶剂则不太理想。硫酸的熔点是10.371℃,加水或加三氧化硫均会使凝固点下降。
硫酸强氧化性
(1)与金属反应①常温下浓硫suan能使铁、铝等金属钝化。②加热时,浓硫suan可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐,本身一般被还原成二氧化硫。
cu+2h2so4(浓)==加热==cuso4+so2↑+2h2o
2fe+6h2so4(浓)==加热==fe2(so4)3+3so2↑+6h2o
在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。
(2)与非金属反应热的浓硫suan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,浓硫suan只表现出氧化性。
c+2h2so4(浓)=加热=co2↑+2so2↑+2h2o
s+h2so4(浓)==加热==3so2↑+2h2o硫酸分子的球棍模型2p+5h2so4(浓)==加热==2h3po4+5so2↑+2h2o(3)与其他还原性物质反应浓硫suan具有强氧化性,实验室制取硫化qi、chou化氢、碘化qi等还原性气体不能选用浓硫suan。
h2s+h2so4(浓)==s↓+so2↑+2h2o
2hbr+h2so4(浓)==br2↑+so2↑+2h2o
2hi+h2so4(浓)==i2↓+so2↑+2h2o
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。无水的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的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nong硫酸,这种想法是错误的。的确,稀硫酸第一步电离完全,产生大量的水合氢离子h3o+;但是nong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。
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