中学化学中硫酸的作用

中学化学中硫酸的作用

一、制取许多气体的重要试剂

1．制H2(利用硫酸的酸性或H+离子的氧化性)：

Zn＋H2SO4(稀)==ZnSO4＋H2↑；Fe＋H2SO4(稀)==FeSO4＋H2↑

2．制SO2(①利用硫酸的酸性；②利用硫酸的强氧化性和酸性)：

①Na2SO3＋H2SO4(中等浓度)==Na2SO4＋SO2↑＋H2O；

②Cu＋2H2SO4(浓) CuSO4＋SO2↑＋2H2O

3．制H2S(利用硫酸的强酸性)：FeS+H2SO4(稀)==FeSO4＋H2S↑

4．制HCl(①利用硫酸的难挥发性或高沸点酸；②利用浓硫酸的吸水性)：

①NaCl(固)＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑；

NaHSO4＋NaCl(固)Na2SO4＋HCl↑

②利用浓盐酸与浓硫酸也可以制氯化氢气体。

5．制HF(利用硫酸的强酸性和难挥发性或高沸点酸)：

CaF2+ H2SO4(浓) CaSO4＋2HF↑

6．制C2H4(利用硫酸的催化剂和脱水性)：

CH3CH2OH CH2＝CH2↑＋H2O

7．制CO(利用硫酸的脱水性)：

HCOOH CO↑＋H2O

二、制取某些酸或某些盐的重要试剂

1．制H3PO4(利用硫酸的强酸性)：

Ca3(PO4)2＋3H2SO4(浓)2H3PO4＋3CaSO4

2．制HNO3(利用硫酸的难挥发性或高沸点酸)：

NaNO3(固)＋H2SO4(浓) NaHSO4＋HNO3↑

3．制磷肥(利用硫酸的强酸性)：

Ca3(PO4)2＋2H2SO4(浓)Ca(H2PO4)2＋2CaSO4

4．制氮肥(利用硫酸的强酸性)：2NH3+H2SO4==(NH4)2SO4

5制各种硫酸盐(主要利用硫酸的酸性)：生产硫酸铝、硫酸锌、硫酸镁等产品。

三、制取某些有机物的重要试剂

1．制硝基苯(浓硫酸的催化剂和脱水剂的作用)：

＋HNO3(浓)＋H2O

2．制TNT(浓硫酸起催化剂和脱水剂作用)：

＋3HNO3＋3H2O

3．制苯磺酸(浓硫酸作磺化剂)：

＋H2SO4(浓)＋H2O

4．制乙酸乙酯(浓硫酸起催化剂和吸水剂作用)：

CH3COOH＋CH3CH2OH CH3COOCH2CH3＋H2O

5．制葡萄糖(①浓硫酸起催化剂和溶剂作用；②稀硫酸作催化剂)：

①(C6H10O5)n(纤维素)＋nH2O nC6H12O6(葡萄糖)

②(C6H10O5)n(淀粉)＋nH2O nC6H12O6(葡萄糖)

6．制硝酸纤维(浓硫酸起催化剂和脱水剂作用)：

[C6H7O2(OH)3]n＋3nHNO3 [C6 H7O2(ONO2)3]n＋3nH2O

7．酯水解(稀硫酸作催化剂)：

CH3COOCH2CH3＋H2O CH3COOH＋C2H5OH

8．油脂水解(稀硫酸作催化剂)：油脂+H2O 甘油+高级脂肪酸

9．糖类水解(稀硫酸作催化剂)：

C12H22O11(蔗糖)＋H2O C6H12O6(果糖)＋C6H12O6(葡萄糖)

C12H22O11(麦芽糖)＋H2O 2C6H12O6(葡萄糖)

10．乙烯水化(稀硫酸作催化剂)：CH2=CH2 +H2O C2H5OH

四、硫酸在其他方面的作用

1．稀硫酸作酸化剂：KMnO4溶液中加入一定量稀H2SO4酸化，增强其氧化性。

2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4==2MnSO4+K2SO4+5Fe2(SO4)3+8H2O

离子方程式：

2．稀硫酸作检验剂：稀硫酸是直接检验溶液中的Ba2+的试剂，生成BaSO4白色沉淀，不要再加酸。SO42-＋Ba2+ ==BaSO4↓

3．稀硫酸作除杂剂：根据浓硫酸可以与不饱和烯烃、醇、醚等反应，生成能溶于酸层而便于分离和水洗的物质的特性，常用浓硫酸作除杂剂，除去有机物中

少量烯烃、醇等杂质。如正已烷中含有少量已烯或乙醇时，可以用硫酸洗涤

除去。

4．稀硫酸作除锈剂：利用稀硫酸的酸性，可除去铁制品表面上的铁锈。

3H2SO4(稀)+ Fe2O3·nH2O ==Fe2(SO4)3+(3+n)H2O

5．稀硫酸的导电作用：在电解水时常加入稀硫酸是增强溶液的导电性。

6．浓硫酸作干燥剂：利用浓硫酸的吸水性，吸收游离态水，常用于干燥中性气体和酸性气体。如H2、CO、NO、CH4、CO2、SO2、Cl2、HCl等。但不能干燥碱性

气体NH3和常温下具有还原性的气体HBr、HI、H2S。

7．浓硫酸作强氧化剂：浓硫酸是氧化性酸，可以氧化大多数金属(除Au和Pt外)和其它还原性物质，浓硫酸一般还原为SO2。如：

2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+2H2O+SO2↑ ；氧化剂：酸性=1:1

C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；

H2SO4(浓)+H2S==SO2↑+S↓+2H2O；

H2SO4(浓)+2HBr==SO2↑+Br2+2H2O；

2H2SO4(浓)+2FeSO4==Fe2(SO4)3+SO2↑+2H2O

Fe和 Al在H2SO4(冷、浓)或浓硝酸中钝化。加热时发生氧化还原反应：

2Fe＋6 H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O；

2Al＋6H2SO4(浓) Al2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O

8．浓硫酸的吸水作用：

①浓硫酸能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时

应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。”

②将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积

变大，这是因为浓硫酸具有吸水性。H2SO4+nH2O == H2SO4·nH2O

③浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水(如空气中的水)，而且还能吸收某些结晶水合

物(如CuSO4· 5H2O；Na2CO3·10H2O)中的水。

9．浓硫酸的脱水性：

有机物被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。如蔗糖被浓硫酸脱水后生成了黑色的炭(碳化)。 C12H22O11==12C+11H2O

10．浓硫酸作吸收剂：工业上接触法制取硫酸，为了防止形成酸雾，用98.3%的浓硫酸吸收SO3。