补注区别浓硫酸和稀硫酸的方法

朱华英+刘怀乐

摘要：针对人教版高一化学必修一练习题“区别相同体积的浓硫酸和稀硫酸”，列举分析了近30种较为简易、实用、安全的鉴别方法。并对教学参考书上提供的个别方法提出了不同的看法。

关键词：浓硫酸；稀硫酸；区别方法；实验探究

文章编号：1005–6629（2015）1–0057–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

人教版高一化学必修1第104页有如下一道练习题：在2支试管中盛有相同体积的浓硫酸和稀硫酸，试设计简单的方法区别它们。看看谁设计的方法最多，谁设计的方法最简单，谁设计的方法最有创意。

按此要求，跟现行教材配套发行的《教师教学用书》第78～79页，一共提供了10种方法供教师教学时参考。本文拟对浓硫酸和稀硫酸的区别方法做些补注。

1 教师对所区别的硫酸必须做到心中有数

下表列出了浓H2SO4和几种常用稀H2SO4在15℃时的物理常数[1]。

不过笔者注意到，全国各地的化学试剂商店出售的分析纯浓H2SO4，都是符合部颁标准GB/T625-1989，浓硫酸的质量分数为95%～98%。也就是说，我们实际用到的符合国家标准的试剂浓硫酸的浓度，一般都略低于教科书上说的浓H2SO4（ρ=1.84 g/cm3浓度为98%）。上表所列数据可供实验者参考。其次，在实际区别时，实验者切不可把稀H2SO4当成是水！否则脱离实际。建议教师引导学生实际区别时一般以选用1：1～1：4的稀H2SO4为宜。

2 区别浓硫酸和稀硫酸方法补注

2.1 煮沸法

两个小试管里，分别注入2mL浓H2SO4和2mL体积比为1：1～1：4的稀H2SO4，用同一个有稳定小火焰的酒精灯，用同样的手势给液体加热煮沸这两种酸。笔者煮沸1：1的稀H2SO4用了45s，煮沸浓H2SO4用了95s（煮沸水约30s）。可见煮沸法是区别这两种酸原理比较简单，操作比较容易的一种方法。

还有比煮沸法更简单的方法。

2.2 表面张力比较法

（1）浓H2SO4的表面张力比水大。同样两只滴管的管尖端悬一滴液体，体积小的是浓H2SO4，体积大的是稀H2SO4（如果是水滴，体积会更大些）。

（2）取两个规格相同的小量筒，用同一个胶头滴管，用相同的手势取相同滴数的酸（如50滴、60滴、80滴均可）滴入量筒，体积小的是浓H2SO4，体积大的是稀H2SO4（如果是相同滴数的水，体积会更大些）。

注：1滴液体体积的大小跟两种因素有关：一是液体的表面张力——表面张力大的，1滴液体体积小，表面张力小的，1滴液体的体积大；二是滴管尖端的口径——口径小的，1滴液体的体积小，口径大的，1滴液体的体积相对较大。一般说来，标准酸碱滴定管，约是19～20滴/mL，1滴≈0.05mL；1mL水大约是19～20滴/mL；1mL浓H2SO4大约是39～41滴/mL。同体积的水与浓H2SO4的滴数比约是1：2；1体积稀H2SO4和浓H2SO4与水的体积关系理应在1与2之间。

（3）在一块玻璃片相隔2～3cm的A、B两处，各滴下1滴酸液，玻片上被浸润面积小的是浓H2SO4，浸润面积大的是稀H2SO4。

2.3 密度比较法

（1）把两个小试管插入盛满水的大烧杯中，注入相同体积的两种酸（如各10mL），试管下沉得深的是浓H2SO4，另一个是稀H2SO4（如图1）。

（2）在托盘天平的左右两个盘上各放一个相同大小的表面皿（或培养皿），调平天平后，用滴管分别注入相同体积（如两滴管）的酸液，天平托盘下降明显的是浓H2SO4，另一个是稀H2SO4。

2.4 吸水法

（1）在托盘天平的左右两个盘上各放一个相同大小的表面皿，两个表面皿分别都注入相同体积的两种酸后，迅速把天平调平，观察2min后，托盘下移的酸是浓H2SO4，另一个是稀H2SO4。（此法在北方冬季气体干燥时可能不明显-编者注）

（2）试管里注入2～3mL浓H2SO4，加入2～3滴饱和FeSO4溶液，逐渐析出大量白色FeSO4沉淀（FeSO4不溶于浓H2SO4）的是浓H2SO4，另外一个是稀H2SO4。

（3）按下表所列（示）顺序操作，每个试管里都加入黄豆堆量大小有色固体（结晶水合物），当各加入1滴管酸液，观察在1～2min之后，如果有表内所示颜色变化现象的是浓H2SO4，没有颜色变化的是稀H2SO4。

（4）两种盛H2SO4的试管都用胶塞密封好存放一些时间。如图2所示，在插有单孔橡皮塞玻璃棒的一端，用棉线或胶圈固定好一片浸湿有红色CoCl2溶液的滤纸，插入盛有酸液的试管密封好，经过3～5min后，如果红色试纸变成蓝色的是浓H2SO4，没有颜色变化的是稀H2SO4。

实验者注意，浸湿滤纸片用的试剂最好用CoCl2的浓溶液，也可以用绿色的CuCl2浓溶液，不宜用蓝色的CuSO4溶液。

（5）用温度计水银球一端沾取一点酸液，悬置在空气中观察温度变化：温度上升幅度较大的是浓H2SO4，温度没有变化或略有上升的是稀H2SO4。

2.5 脱水法

（1）在一片废报纸的A、B两处，分别滴加1～2滴液体，液体浸渍处迅即变黑的是浓H2SO4，没变化的是稀H2SO4。

（2）用酸液把火柴梗（木条）浸湿，片刻后能使火柴梗变黑的是浓H2SO4，不能使火柴梗变黑的是稀H2SO4。

2.6 与纤维素反应法

（1）选一片滤纸，或红、蓝色石蕊试纸，或pH试纸，在纸上滴1～2液体，滤纸或试纸被液体溶解的是浓H2SO4（滤纸暂不炭化，溶解出一个空洞），没有这种现象的是稀H2SO4。

（2）两个小试管里都注入约2mL液体，用玻璃棒送进去酒精棉球那样一丁点脱脂棉团，振荡试管，棉团能被液体溶解（化了）的是浓H2SO4，棉团没有发生变化的是稀H2SO4。

2.7 氧化法

（1）用玻璃棒沾取半滴液体去浸湿火柴梗的药头，2～3s之后，能使火柴药头着火燃烧的是浓H2SO4，没有这种现象发生的是稀H2SO4。原来，火柴药头中有KClO3，它与浓H2SO4接触会发生下列反应[2]：

3KClO3+2H2SO4=KClO4+2KHSO4+H2O+2ClO2

ClO2是一种强氧化剂，本身可燃烧，也极易使可燃的火柴梗燃烧。

（2）两个试管里都放进绿豆大小的KClO3晶体，用滴管注入几滴液体，如果听见试管里发出一连串爆炸声音，那加入的这种液体就是浓H2SO4，而稀H2SO4没有这种现象。反应原理同前，这是浓H2SO4和KClO3反应生成ClO2同时放热发生爆炸所致。

（3）两个试管里各放进一丁点白色的KI晶体，用滴管各加入1～2滴液体把晶体浸湿，使白色晶体变成紫黑色的是浓H2SO4，不出现这种现象的是稀H2SO4。

2KI+3H2SO4=2KHSO4+I2+SO2↑+2H2O

（4）两个试管分别注入1～2mL样品酸，稍微加热（不必煮沸），投入米粒大的NaBr（或KBr）晶体，溶液显橙红色并伴有白雾冒出管口的是浓H2SO4，没有这种现象的是稀H2SO4。

NaBr+H2SO4=HBr↑+NaHSO4

2NaBr+3H2SO4=2NaHSO4+Br2+SO2↑+2H2O

（5）两个试管分别注入1～2mL样品酸，再分别滴入1～2滴饱和NaBr溶液，溶液颜色逐渐由浅红变成橙红的是浓H2SO4，无颜色变化的是稀H2SO4。

（6）两个试管分别都注入2mL样品酸液，分别放进一片光亮的紫红色Cu片，两个试管都没有什么现象发生，当加热酸液，酸液逐渐呈浅棕色—棕色—棕黑色的是浓H2SO4，没有颜色变化的是稀H2SO4。

（7）两个试管分别都注入2mL样品硫酸，分别滴进1～2滴饱和蔗糖溶液，逐渐呈棕色到棕褐色再到黑色的是浓H2SO4，另一个是稀H2SO4（饱和蔗糖溶液中的水与浓H2SO4混合时放热，热的浓度较大的稀硫酸仍然具有较强的氧化性）。

2.8 复分解反应法

用石灰石粉区别：这或许是读者不曾想到的。原来石灰石粉末与稀H2SO4反应生成不溶性CaSO4（不溶于稀H2SO4），反应一开始就趋于停滞状态（产生CO2气泡明显要少）；而与浓H2SO4反应生成可溶性Ca（HSO4）2而离开CaCO3，使反应持续下去，产生CO2气泡又多又快。

CaCO3+2H2SO4=Ca（HSO4）2+H2O+CO2↑

在两个试管里，都装入少量石灰石粉末，用滴管加入待区别酸液，反应最激烈，产生大量气泡的是浓H2SO4，产生气泡相对较少的是稀H2SO4。

2.9 粘度法

两个小试管里都装入相同体积（如10mL）样品硫酸，当倒置试管把液体全部倒出时，最容易倒出来，同时又流淌得干净利索彻底的是稀H2SO4，那种像炒菜倒菜油一样，流淌缓慢，甚至流淌成细线，最后1～2滴很难滴下的，是粘稠度较大的浓H2SO4。

2.10 H+氧化法

两个试管里都注入2mL酸液，分别投入Zn粒，Zn被H+氧化立即冒气泡的是稀H2SO4，不立即冒气泡的是浓H2SO4。

3 给导电法的补注

按教材练习题要求，区别方法要操作简单，有创意，即方法本身要看得见，摸得着，用得上，用得灵。以上合计总共罗列了除教师教学用书以外的近30种方法，未必都符合上述要求。读者可以把你认为操作简单、最有创意的方法择其善而用之。

笔者最后还想补注的就是对《教师教学用书》的区别方法（10）-导电法的一些认识。

确有多处文献报道说[3]：不含杂质的100%的硫酸（所谓—水合SO3）几乎是不传导电流的。并由图3可以看出，大约30%（1：4）的硫酸具有最好的导电性。

笔者实地考查了浓H2SO4的导电性实验，那是一个一做就灵（导电）、没有任何难度的实验。

笔者认为，我们教材提供的习题是“两支试管中盛有相同体积的浓H2SO4和稀H2SO4”。这是一个非常实际的问题，谁能提供那种理论上真正100%的无水H2SO4呢？即使可以提供，在实际使用过程中，具有如此强烈吸水性的浓H2SO4能防止它吸收空气中的水么？更何况我们实际能够买到的浓H2SO4，只能是符合部颁标准的分析纯的含H2SO4 95%～98%的浓H2SO4。一句话，现实中没有100%的纯硫酸。可见，即使是100%纯H2SO4和我们可能提供给学生区别的浓H2SO4实际上都是可以导电的。所以《教师教学用书》推荐的用导电法区分浓H2SO4和稀H2SO4的方法是脱离实际的，不可取的。

参考文献：

[1][苏] Ю. B.卡尔雅金著.无机化学试剂手册[M].北京：化学工业出版社，1969：289～293.

[2]傅鹰著.大学普通化学（下册）[M].北京：人民教育出版社，1982：327～328.

[3]Б.В.涅克拉索夫著.普通化学教程（中册）[M].上海：商务印书馆，1956：296.

[4]北京师范大学无机化学教研室编.无机化学（下册）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2003：50.

[5]陆英麟.无水硫酸能否导电[J].化学教育，1988，（4）：55.