实验探究浓硫酸的特性

程好芳

摘 要：纯硫酸是一种无色无味的油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%，浓硫酸具有酸的大部分通性。除此之外，还具有化学特性：吸水性、脱水性和强氧化性。通过相关的实验认识浓硫酸的性质，对比稀硫酸，认识由浓度引起的质变。

关键词：浓硫酸；吸水性；脱水性；强氧化性

一、吸水性

吸水性是指浓硫酸的吸水作用，指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合，生成一系列稳定的水合物，并放出大量的热：H2SO4+nH2O■H2SO4·nH2O，反应中的水分子可以是游离在空气中的水，也可以是某些结晶水合物中的水。

实验一：向盛有胆矾的试管中滴加浓硫酸，观察现象。

现象：蓝色固体变成白色粉末。

结论：胆矾在浓硫酸的作用下失水生成硫酸铜。浓硫酸具有吸水性。

思考：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，其原因是什么？

解析：浓硫酸具有吸水性。

应用：做酸性及中性非还原性气体的干燥剂，例如中性气体：CO、氢气、氧气、氮气和所有的稀有气体，酸性气体：HCI气体、二氧化碳、二氧化硫。

二、脱水性

物质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。可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成了黑色的炭（碳化）。

实验二：在200毫升的烧杯中放入20克蔗糖，加入几滴水，搅拌成糊状，然后再加入15毫升溶质的质量分数为98%的浓硫酸，迅速搅拌，观察现象。

现象：产生大量气体，蔗糖开始先是变黄，再变黑，待蔗糖全部变黑后停止搅拌，将玻璃棒直立于烧杯中，蔗糖化为蜂窝状的黑色固体碳。

结论：浓硫酸

如C12H22O11→12C+11H2O

实验的缺点：蔗糖与浓硫酸反应产生大量刺激性的二氧化硫等有毒气体，污染室内环境，危害师生身心健康影响师生健康，不利于培养学生的环保意识，对激发学生的学习兴趣有一定的负面效应。为此，以綠色化学思想和优化化学实验教学为教学理念，采用密封装置，进行多次实验研究和教学实践。对该实验做了以下改进。

改进实验：按下图进行实验。

实验现象：

1.蔗糖先变黄，再变黑，黑色物体体积迅速膨胀充满整个烧瓶，同时产生大量气体。

2.4个洗气瓶的现象：品红1褪色、高锰酸钾溶液褪色、品红2溶液无色、澄清石灰水变浑浊。

思考：品红和高锰酸钾为什么会褪色？澄清的石灰水为什么会变浑浊？

三、强氧化性

浓硫酸的强氧化性是由+6价的硫体现出来的，一般被还原成二氧化硫。

（1）跟金属反应

①常温下，使铁、铝等金属钝化。

②加热时，可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐

Cu+2H2SO4（浓）■CuSO4+SO2↑+2H2O

（2）跟非金属反应

热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸。

C+2H2SO4（浓）■CO2↑+2SO2↑+2H2O

2P+5H2SO4（浓）■2H3PO4+5SO2↑+2H2O

（作者单位 江西省上饶市婺源县天佑中学）