實驗探究濃硫酸的特性

程好芳

摘 要：純硫酸是一種無色無味的油狀液體。常用的濃硫酸中H2SO4的質量分數為98.3%，濃硫酸具有酸的大部分通性。除此之外，還具有化學特性：吸水性、脫水性和強氧化性。通過相關的實驗認識濃硫酸的性質，對比稀硫酸，認識由濃度引起的質變。

關鍵詞：濃硫酸；吸水性；脫水性；強氧化性

一、吸水性

吸水性是指濃硫酸的吸水作用，指的是濃硫酸分子跟水分子強烈結合，生成一系列穩定的水合物，并放出大量的熱：H2SO4+nH2O■H2SO4·nH2O，反應中的水分子可以是游離在空氣中的水，也可以是某些結晶水合物中的水。

實驗一：向盛有膽礬的試管中滴加濃硫酸，觀察現象。

現象：藍色固體變成白色粉末。

結論：膽礬在濃硫酸的作用下失水生成硫酸銅。濃硫酸具有吸水性。

思考：將一瓶濃硫酸敞口放置在空氣中，其質量將增加，密度將減小，濃度降低，體積變大，其原因是什么？

解析：濃硫酸具有吸水性。

應用：做酸性及中性非還原性氣體的干燥劑，例如中性氣體：CO、氫氣、氧氣、氮氣和所有的稀有氣體，酸性氣體：HCI氣體、二氧化碳、二氧化硫。

二、脫水性

物質被濃硫酸脫水的過程是化學變化的過程，反應時，濃硫酸按水分子中氫氧原子數的比（2∶1）奪取被脫水物中的氫原子和氧原子。可被濃硫酸脫水的物質一般為含氫、氧元素的有機物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質中的有機物，被脫水后生成了黑色的炭（碳化）。

實驗二：在200毫升的燒杯中放入20克蔗糖，加入幾滴水，攪拌成糊狀，然后再加入15毫升溶質的質量分數為98%的濃硫酸，迅速攪拌，觀察現象。

現象：產生大量氣體，蔗糖開始先是變黃，再變黑，待蔗糖全部變黑后停止攪拌，將玻璃棒直立于燒杯中，蔗糖化為蜂窩狀的黑色固體碳。

結論：濃硫酸

如C12H22O11→12C+11H2O

實驗的缺點：蔗糖與濃硫酸反應產生大量刺激性的二氧化硫等有毒氣體，污染室內環境，危害師生身心健康影響師生健康，不利于培養學生的環保意識，對激發學生的學習興趣有一定的負面效應。為此，以綠色化學思想和優化化學實驗教學為教學理念，采用密封裝置，進行多次實驗研究和教學實踐。對該實驗做了以下改進。

改進實驗：按下圖進行實驗。

實驗現象：

1.蔗糖先變黃，再變黑，黑色物體體積迅速膨脹充滿整個燒瓶，同時產生大量氣體。

2.4個洗氣瓶的現象：品紅1褪色、高錳酸鉀溶液褪色、品紅2溶液無色、澄清石灰水變渾濁。

思考：品紅和高錳酸鉀為什么會褪色？澄清的石灰水為什么會變渾濁？

三、強氧化性

濃硫酸的強氧化性是由+6價的硫體現出來的，一般被還原成二氧化硫。

（1）跟金屬反應

①常溫下，使鐵、鋁等金屬鈍化。

②加熱時，可以與除金、鉑之外的所有金屬反應，生成高價金屬硫酸鹽

Cu+2H2SO4（濃）■CuSO4+SO2↑+2H2O

（2）跟非金屬反應

熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質氧化到其高價態的氧化物或含氧酸。

C+2H2SO4（濃）■CO2↑+2SO2↑+2H2O

2P+5H2SO4（濃）■2H3PO4+5SO2↑+2H2O

（作者單位 江西省上饒市婺源縣天佑中學）