硫酸可溶于乙腈。
硫酸是最活泼的二元无机强酸，能与大多数金属反应。高浓度硫酸吸水性强，可作为脱水剂碳化木材、纸张、棉麻织物和生物皮、肉等含碳水化合物的物质。当它与水混合时，也会释放出大量的热能。具有强腐蚀性和氧化性，需慎用。它是一种重要的工业原料，可用于制造化肥、药物、炸药、颜料、洗涤剂、电池等。，也广泛应用于石油净化、金属冶炼、染料等行业。常用作化学试剂，在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。
中文名
硫酸
外国名字
硫酸
化学式
硫酸
分子量
98.078
化学文摘社登记号
7664-93-9
发现历史
在中国古代，稀硫酸被称为“绿矾油”。公元650~683年(唐高宗时间)，炼丹师孤儿冈子在其著作《黄帝九鼎沈丹经》中记载了“炼石胆取精之法”，即干馏石胆(胆矾)获得硫酸。
硫酸是在8世纪发现的。阿拉伯炼金术士贾比尔通过干馏硫酸亚铁晶体获得硫酸。一些早期研究化学的人，如拉齐和贾比尔，也写了硫酸及其相关矿物的分类表；其他人，如伊本·西拿博士，更关注硫酸的种类及其医疗价值。[1]
17世纪，德国化学家glauber将硫磺和硝酸钾的混合蒸汽加热产生硫酸。在这个过程中，硝酸钾分解并氧化硫成为三氧化硫(SO3)，它可以与水混合并变成硫酸。于是，1736年，伦敦药剂师约书亚·沃德(Joshua Ward)用这种方法发展了大规模的硫酸生产。
1746年，约翰·罗巴克应用这一原理，首创了铅室法，以较低的成本大量生产硫酸。经过多次改进，这种方法已在工业上使用了近两个世纪。[2]这种生产硫酸的方法，是约翰·罗巴克创造的，可以生产浓度为65%的硫酸。后来，法国化学家约瑟夫·路易·盖·吕萨克和英国化学家约翰·格鲁夫对其进行了改进，生产出浓度高达78%的硫酸，但这一浓度仍不能满足某些工业用途。
18世纪初，硫酸的生产依靠以下方法:将金属硫化矿烧成低价硫酸盐，在一定温度下可分解成相应的金属氢氧化物和气态硫氧化物，然后利用这种氧化物生产硫酸。遗憾的是，这种工艺的巨大成本阻碍了浓硫酸的广泛应用。[2]约翰·道尔顿在1808年绘制的硫酸早期分子图显示，硫酸中心有一个硫原子，与三个氧原子建立价键，如右图所示。
约翰·道尔顿在1808年绘制的早期硫酸的分子式图。
后来在1831年，英国制醋人Peregrine Phillips想到了接触法，可以较低的成本生产三氧化硫和硫酸。这种方法今天已被广泛使用。
生存状况
地球
酸雨含有硫酸。酸雨中的二氧化硫(SO2)与大气中的水反应生成亚硫酸(H2SO3)，亚硫酸被大气中的氧气氧化生成硫酸，随雨水落到地面，造成酸性土壤的形成。改良酸性土壤通常用碱性物质中和。自然界中许多含硫矿物，如硫化亚铁，氧化反应后形成硫酸，形成的液体呈强酸性，能氧化残留的金属，释放有毒气体。在生物界，有一种海蛞蝓(Notaspidean pleurobranchs)也能喷出含有硫酸的分泌物来防御敌人。
维纳斯
在金星的高层大气中可以发现硫酸。这主要是由于太阳对二氧化硫、二氧化碳和水的光化学作用。波长小于160nm的紫外光子可以光解二氧化碳，使其变成一氧化碳和原子氧。原子氧很活泼，它和二氧化硫反应变成三氧化硫。三氧化硫进一步与水反应释放硫酸。硫酸在金星大气较高和较冷的区域呈液态，这种厚厚的硫酸云，距离行星表面约45 ~ 70公里，覆盖了整个行星表面。这种大气不断释放酸雨。
在金星上，硫酸的形成是不断循环的。当硫酸从大气较高较冷的区域落到较低较热的区域时，被蒸发，其含水量越来越少，浓度越来越高。当温度达到300℃时，硫酸开始分解成三氧化硫和水，产物都是气体。三氧化硫非常活跃，分解为二氧化硫和原子氧，然后氧化一氧化碳将其转化为二氧化碳。二氧化硫和水从大气层中层上升到上层，会发生反应再次释放硫酸，整个过程又会循环往复。
欧罗巴
来自伽利略探测器的图像显示，硫酸也可能出现在木星的卫星之一木卫二上，但具体细节仍有争议。[3]
监管信息
硫酸(易制毒化学品-3)，由公安部门根据《危险化学品安全管理条例》和《易制毒化学品管理条例》进行管制。[6]
物理性质
纯硫酸一般为无色油状液体，密度为1.84 g/cm3，沸点为337℃。可与水以任意比例混溶，同时释放大量热量使水沸腾。当加热到290℃时，三氧化硫开始释放，最终成为98.54%的水溶液，在317℃沸腾成为* * *沸腾混合物。硫酸的沸点和粘度很高，因为其分子中有很强的氢键。由于其高介电常数，硫酸是电解质的良好溶剂，但作为非电解质溶剂并不理想。硫酸的熔点为10.371℃。加水或三氧化硫会降低冰点。
硫酸的结构式和键长
浓度差
虽然可以生产浓缩的纯硫酸，并且在室温下无限稳定(所谓分解成共沸物发生在接近沸点的高温下)，但是纯硫酸的凝固点太高(283.4K)，所以为了运输方便，通常生产98%的硫酸，所以所谓“高浓度硫酸”一般是指浓度为98%的硫酸。另外，硫酸在不同的浓度下有不同的用途。以下是一些常见的浓度水平:
硫酸分子的球杆模型
H2SO4比重
相应密度(千克/升)
浓度(摩尔/升)
被通俗地命名/称呼
10%
1.07
~1
稀硫酸
29~32%
1.25~1.28
4.2~5
铅酸电池酸
62~70%
1.52~1.60
9.6~11.5
室酸和肥料酸
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硫酸也可以制成其他形式。例如，发烟硫酸可以通过在硫酸中引入高浓度的SO _ 3来制造，发烟硫酸的浓度通常基于SO _ 3的百分比或H _ H2SO4 _ 4的百分比，两者都是可以接受的。发烟硫酸的浓度一般为45%(含109%H2SO4)或65%(含114.6% H2SO4)。当SO3与H2SO4的比例为1:1时，产物为焦硫酸(H2SO4)，为固体，熔点为36℃。
极性和导电性
纯硫酸是一种极性很强的液体，其介电系数约为100。因为它的分子之间可以相互质子化，使其具有极强的导电性，这个过程叫做质子自迁移。事情是这样的:
化学性质
腐蚀性
纯硫酸加热至290℃分解释放出部分三氧化硫，直至酸浓度降至98.3%。此时硫酸是恒沸溶液，沸点为338°c，无水硫酸是给出质子的能力。纯硫酸还是很酸的，98%的硫酸和纯硫酸基本没有区别。而溶有三氧化硫的发烟硫酸是一种超强酸体系，比纯硫酸酸性更强，但普遍存在一种误解，认为稀硫酸比浓硫酸酸性更强，这是错误的。的确，稀硫酸在第一步完全电离，产生大量水合氢离子H3o+；而浓硫酸和水一样，由于自身的自耦合电离会生成一部分硫酸氢离子H3SO4+，正是这部分硫酸质子导致纯硫酸具有非常强的酸性。虽然少，但其酸性比水合质子强很多，所以纯硫酸的哈米特酸性函数高达-12.0。
在硫酸溶剂体系中，H3SO4+常作为一种酸，能使许多物质质子化，生成离子化合物:
由上述与HNO3的反应产生。
这有助于芳烃的硝化。
浓硫酸的特性
1.脱水能力
脱水是指用浓硫酸除去非游离水分子，或根据水中氢、氧原子的组成比例，除去有机物中的氢、氧元素的过程。就硫酸而言，脱水是浓硫酸的性质，不是稀硫酸的性质。浓硫酸有脱水和强脱水之分，脱水时根据水的组成比来脱除。物质被浓硫酸脱水的过程是一种化学变化。浓硫酸在反应过程中，根据水分子中氢原子和氧原子的比例(2:1)，带走脱水物质中的氢原子和氧原子或除去非游离的结晶水，如五水硫酸铜(CuSO4 5H2O)。能被浓硫酸脱水的物质一般是含氢、氧的有机物，其中蔗糖、锯末、纸屑、棉花等物质中的有机物脱水后成为黑炭，这个过程称为炭化。一个典型的碳化现象是蔗糖的黑面包反应。将20g蔗糖放入200mL烧杯中，加入几滴水，加入适量水，搅拌均匀。然后加入15mL的98%浓硫酸，快速搅拌。观察实验现象。可以看到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状碳，反应放热，能闻到刺激性气体。
浓硫酸会很快腐蚀毛巾。
同时，碳与浓硫酸发生反应；
2.强氧化
还原沉积物
由于还原剂的数量和类型，浓硫酸可能被还原成二氧化硫、硫或H2S:[4]
比如还原剂过量时，HBr、H2S、HI分别将浓硫酸还原成不同的物质:[4]
还原剂量不同，产品可能不同:[4]
相关反应
(1)与金属反应。
①浓硫酸在常温下可以钝化铁、铝等金属。(2)浓硫酸加热时能与除铱、钌以外的所有金属(包括金、铂)反应生成高价金属硫酸盐，其本身被还原成SO2、S、H2S或金属硫化物。
在上述反应中，硫酸表现出强氧化性和酸性。
(2)与非金属反应
热浓硫酸能把碳、硫、磷等非金属单质氧化成它们的高价氧化物或含氧酸，还原成二氧化硫。在这种反应中，浓硫酸只表现出氧化作用。
[5]
(3)与其他还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性，所以实验室产生的硫化氢、溴化氢、碘化氢等还原性气体不能用浓硫酸干燥。
稀硫酸特性
自然
1，能与大部分金属(比铜更活泼)和大部分金属氧化物反应生成相应的硫酸盐和水；
2.能与酸性弱于硫酸根离子的盐反应，生成相应的硫酸盐和弱酸；
3.它能与碱反应生成相应的硫酸盐和水；
4.它能在一定条件下与预氢金属反应生成相应的硫酸盐和氢气；
5.在加热条件下能催化蛋白质、二糖和多糖的水解；
6.能与指示剂反应，使紫色石蕊试液变红，无色酚酞试液不变色。
试验
所需药品:盐酸酸化的氯化钡溶液、镁粉。
试验方法:使用盐酸酸化的氯化钡(BaCl2)。向待测溶液中滴几滴用盐酸酸化的氯化钡溶液，若有白色沉淀产生，摇匀；当溶液中加入镁粉产生可燃气体时，待测溶液中含有硫酸。但这种方法仅限于中学阶段。
常见的误解
在中学阶段，稀硫酸一般被认为是
两次完全电离，其实不是这样的。根据硫酸的酸度系数pKa1=-3.00，pKa2=1.99，二次电离不充分。在稀硫酸中，HSO4-=可逆=H++SO42-不完全电离，1mol/L的硫酸一次电离完全，二次电离约65438+。即使当NaHSO4溶液为0.1mol/L时，硫酸氢根离子也只有约30%。
应用领域
工业用途
冶金和石油工业
用于冶金工业和冶金工业中的金属加工，特别是有色金属的生产过程中，需要硫酸。比如铜、锌、镉、镍电解提炼时，电解液中需要硫酸，一些贵金属提炼时也需要硫酸溶解其他金属以去除杂质。钢铁工业在冷轧、冷拔和冲压前，必须用硫酸除去钢材表面的氧化铁。轧制薄板、冷拔无缝钢管等质量要求高的钢材时，每次轧制都必须用硫酸清洗。此外，焊接钢管、薄铁皮、铁丝等。镀锌前必须用硫酸酸洗。在一些金属加工过程中，如镀镍、镀铬等金属零件，也需要用硫酸清洗表面的铁锈。在黑色冶金企业部门，需要酸洗的钢材一般占钢总产量的5% ~ 6%左右，每吨钢材酸洗消耗98%硫酸约30 ~ 50公斤。
在汽油、润滑油等石油产品的生产过程中，需要用浓硫酸进行精制，以脱除含硫化合物和不饱和烃。每吨原油炼制约需24kg硫酸，每吨柴油炼制约需31kg硫酸。石油工业用活性白土的制备也消耗大量硫酸。
在浓硝酸中，浓硫酸用作脱水剂；在氯碱工业中，浓硫酸用于干燥氯气和氯化氢气体。在无机盐工业中，硫酸用于制备冰晶石、硼砂、磷酸三钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁等硫酸盐。许多无机酸，例如磷酸、硼酸、铬酸(有时称为CrO3)、氢氟酸、氯磺酸；草酸、醋酸等有机酸的制备往往需要硫酸为原料。此外，在焦化工业(焦炉煤气中的硫酸与氨反应生成副产品硫酸铵)、电镀工业、皮革工业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业(有机溶剂的制备)、工业炸药和铅蓄电池制造业等都消耗相当数量的硫酸。
它可用作软化剂、离子交换再生剂、pH调节剂、氧化剂和硬水洗涤剂。它还可用于制造肥料、杀虫剂、染料、颜料、塑料、化学纤维、炸药和各种硫酸盐。广泛应用于石油炼制、有色金属冶炼、钢铁酸洗处理、制革工艺、焦化工业、纺织工业以及国防和军事工业。强酸清洗蚀刻剂。主要用于集成电路制造过程中硅片的清洗。
解决人们的衣食住行。
粘胶纱是用来生产化学纤维的，也是人们所熟悉的，它需要使用硫酸、硫酸锌和硫酸钠的混合溶液作为粘胶纺丝的凝固浴。每生产1t粘胶纤维需要消耗1.2 ~ 1.5t，每生产1t维纶短纤维需要消耗230kg 98%硫酸，每生产1t卡普兰单体需要使用1.6t 20%发烟硫酸。此外，相当数量的硫酸还用于生产尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维。
由除化学纤维以外的高分子化合物生产塑料等高分子化合物在国民经济中越来越重要。每生产1t环氧树脂需要2.68t硫酸，每生产1t被称为“塑料大王”的聚四氟乙烯需要1.32t；硫酸；硫酸还用于生产硅橡胶、硅油、丁苯橡胶和丁腈橡胶。
染料工业中使用的染料(或其中间体)几乎都不需要硫酸来制备。偶氮染料中间体的制备需要磺化反应，苯胺染料中间体的制备需要硝化反应，两者都需要大量的浓硫酸或发烟硫酸。所以有些染料厂有硫酸车间来满足需要。
生产日用品，需要发烟硫酸和浓硫酸生产合成洗涤剂。塑料的增塑剂(如邻苯二甲酸酐和邻苯二甲酸酯)和赛璐珞产品的原料硝化纤维素都需要硫酸来制备。制造玻璃纸和羊皮纸也需要使用硫酸。此外，纺织印染业、搪瓷业、五金业、肥皂业、人工香料业等生产部门也需要使用硫酸。
硫酸用于制药工业中制备磺胺类药物的磺化反应和制备强力杀菌剂呋喃西林的硝化反应。此外，还制备了许多抗生素，常用药物如阿司匹林、咖啡因、维生素B2、维生素B12和维生素C、一些激素、异烟肼、溴化红汞、糖精等。，都需要硫酸。
巩固国防
一些国家硫酸工业的发展曾经与军用炸药的生产密切相关。硝酸盐或硝酸盐是军用炸药(推进剂和炸药)或工业炸药的主要成分。主要产品有硝化纤维素、三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油和苦味酸。虽然这些化合物的制备依赖于硝酸，但必须同时使用浓硫酸或发烟硫酸。
原子能工业和火箭技术
原子反应堆核燃料的生产，反应堆用钛、铝等合金材料的制备，以及用于制造火箭、超音速喷气式飞机、卫星的钛合金，都与硫酸有着直接或间接的联系。由硼砂制备硼烷的过程需要大量的硫酸。硼烷的衍生物是最重要的高能燃料。硼烷也是制备硼氢化铀和分离铀235的原料。可见，硫酸与国防工业和尖端科技息息相关。
农业利用
土壤改良
在农业生产中，硫酸越来越多地用于改良高pH值的石灰性土壤。在过去的20年里，尿素-硫酸肥料的产量有了很大的提高，并在美国西部各州的土壤中广泛使用。向奶牛湖中注入硫酸，改变湖水的pH值，可以解决一些饲养牲畜过程中产生的空气和水质问题。硫酸施于农业土壤和水中，主要作用是溶解钙镁的碳酸盐和碳酸氢盐。这些钙和镁盐然后取代可交换的钠盐，然后通过用水浸泡除去。当碳酸盐和碳酸氢盐分解时，硫酸与更多惰性物质反应，释放出磷和铁等植物营养物质。简单地降低土壤的pH值可以改变许多元素的溶解度，提高它们对植物的有效性。在高pH值的石灰性土壤上施用硫酸，可以使植物更加健壮，增加产量。
肥料生产
硫酸铵(俗称硫酸铵或化肥粉)和过磷酸钙(俗称石灰过磷酸钙或过磷酸钙)的生产都要消耗大量的硫酸。
用于生产农药很多农药都是以硫酸为原料，如硫酸铜和硫酸锌作为植物的杀菌剂，硫酸铊作为灭鼠剂，硫酸亚铁和硫酸铜作为除草剂。最常见的农药，如1059乳剂(45%)、1605乳剂(45%)，都需要硫酸。
日常家用
世界上大多数酸性化学排水产品都含有浓硫酸。这种排水产品就像碱性排水产品一样，可以溶解堵塞在排水通道的油渍和食物残渣。但由于浓硫酸与水的放热反应很强，建议使用前尽量保持通道干燥，并慢慢倒入相关化学药品，并戴上手套。
毒理学特性
它有中度毒性。
急性毒性:大鼠LD 5021.40 mg/kg(口服)；LC50510mg/m3持续2小时(大鼠吸入)；320毫克/立方米，持续2小时(小鼠吸入)
实验室风险
硫酸(尤其是高浓度的)对皮肤和肉的伤害很大。硫酸与其他腐蚀性强酸、强碱一样，能与蛋白质、脂肪迅速发生酰胺水解、酯水解，从而分解生物组织，造成化学灼伤。但它对身体的强腐蚀性也和它的强脱水性有关，因为硫酸也会和生物组织中的碳水化合物脱水，释放出大量的热能。除了化学灼伤，还会造成二次火焰灼伤。所以硫酸造成的伤害往往大于其他可比强酸(如盐酸、硝酸)造成的伤害。如果硫酸不慎接触到眼睛，可能造成永久性失明；如果误服，会对内脏器官造成不可逆的损伤，甚至致命。浓硫酸的氧化性也很强，会腐蚀大部分金属，所以需要小心存放。
一只鸡爪在几十秒内被浓硫酸腐蚀碳化严重。
随着浓度的增加，硫酸的危险性也会增加。这是因为除了酸性物质的比例越来越大，其脱水和氧化作用也在上升。当一种溶液的硫酸含量等于或大于1.5 M时，应标为“腐蚀性”，而在0.5 ~ 0.5 ~ 1.5m之间则为“刺激性”，但即使是实验室常用的“低浓度”硫酸(浓度约为1 M，比重为10%)在一定时间内也会腐蚀纸张。
在旧教材中，为了避免浓硫酸与水接触后释放大量热量，进一步伤害皮肤，在治疗前要用干布将皮肤上的浓硫酸擦掉。但在实际操作中，和其他腐蚀性物质一样，第一次用大量的水冲洗至少10 ~ 15分钟是一种有效的方法。大量的水可以迅速冷却受损的组织并带走热量。因为浓硫酸与皮肤接触后会使皮肤迅速碳化，用干布擦拭可能会划伤甚至擦掉受损的皮肤。如果硫酸意外溅到防护服上，应立即脱下防护服，并彻底清洗相关部位的皮肤。
由于硫酸溶于水并释放大量热量，在稀释浓硫酸时，应把酸倒入水中，而不是水，这样可以利用水的高比热容，减少因高温沸腾而溅酸的风险。一般在实验室中，稀释浓度为6 M(约35%重量)或更高的硫酸是最危险的，因为这个量的硫酸在与水反应时能释放足够的热量使整杯溶液沸腾。
乙腈是一种有机化合物，化学式为CH3CN或C2H3N[3]，是一种无色透明的液体，具有优良的溶剂性能，能溶解多种有机、无机和气态物质，与水和醇无限混溶。乙腈可以与典型的腈反应，并用于制备许多典型的含氮化合物。它是一种重要的有机中间体。
中文名
乙腈[5]
外国名字
乙腈[5]
另一个名字
甲基氰
化学式
C2H3N〔5〕
分子量
41.052[5]
理化性质
密度:0.786克/立方厘米
熔点:-45℃
沸点:81-82℃
闪点:12.8℃(CC)
折射率:1.344(20℃)
饱和蒸汽压:13.33kPa(27℃)[5]
临界温度:274.7℃[5]
临界压力:4.83兆帕[5]
点火温度:524℃[5]
爆炸上限(V/V): 16.0% [5]
爆炸下限(V/V): 3.0% [5]
外观:无色透明液体。