硫酸

三氧化硫和水的化合物,无水硫酸的化学式为H2SO4。依照三氧化硫含量的不同,可分为含水硫酸、无水硫酸和发烟硫酸。SO3与H2O的分子比小于1时叫含水硫酸,浓度小于100%;分子比等于1时叫做无水硫酸,硫酸浓度为100%;分子比大于1时叫发烟硫酸,浓度大于 100%。无水硫酸为一种无色透明、有强腐蚀性的油状液体,密度1.8269克/厘米3(25℃),凝固点10.36℃,330℃时沸腾。98.3%的硫酸为硫酸和水的共沸物,其相对密度为1.834(18℃),338℃时沸腾;到444℃时硫酸蒸气基本上完全分解为SO3和H2O。

化学性质

(1)有强烈的水合作用,硫酸可以与水结合,形成水合晶体H2SO4·xH2O(x=1,2,4,6,8)。浓硫酸溶于水时产生大量的热,若不慎将水倾入浓硫酸中,可能引起暴沸,使酸溅出。因此,稀释硫酸的方法只能是将浓硫酸慢慢倾入搅拌下的水中。强烈的水合作用使浓硫酸成为一种很好的干燥剂和脱水剂,它可使许多有机物质碳化。

(2)硫酸是强酸,在中等浓度的水溶液中能完全电离成H+和HSO嬄;在稀溶液中HSO嬄进一步电离为H+和SO娸。

(3)浓硫酸是强氧化剂,它可被还原为二氧化硫、硫,甚至硫化氢。与浓硫酸不同,稀硫酸是很弱的氧化剂,不与非金属反应,与活泼金属反应时放出氢气。

工业制法

先将硫黄或黄铁矿在空气中燃烧或焙烧,以得到二氧化硫气体。将二氧化硫氧化为三氧化硫是生产硫酸的关键,其反应为:

2SO2+O2─→2SO3

这个反应在室温和没有催化剂存在时,实际上不能进行。根据二氧化硫转化成三氧化硫途径的不同,制造硫酸的方法可分为接触法和硝化法。接触法是用负载在硅藻土上的含氧化钾或硫酸钾(助催剂)的五氧化二钒V2O5作催化剂,将二氧化硫转化成三氧化硫。硝化法是用氮的氧化物作递氧剂,把二氧化硫氧化成三氧化硫:

SO2+N2O3+H2O─→H2SO4+2NO

根据所采用设备的不同,硝化法又分为铅室法塔式法。现在铅室法已被淘汰;塔式法生产的硫酸浓度只有76%;而接触法可以生产浓度98%以上的硫酸,采用最多。

应用

硫酸是最重要的化工产品之一,它的产量是衡量一个国家化学工业生产能力的标志之一。硫酸大量(占硫酸总产量的50%以上)用于化学肥料工业,还用于农药、医药、染料、合成纤维、冶金、石油炼制、炸药、无机盐及其他许多化工产品的生产。

参考文章