海波法制硫酸

刘镇溢

摘 要：在目前的化工研究中，硫酸可以称为最重要的化工品之一。不同浓度的硫酸能够表现出不同的物理性质，也正是因为这些物理性质使得硫酸有了更广阔的应用。在一千多年以前，人们就已经意识到硫酸的重要性并开始研究其制备方法。

关键词：化学海波法硫酸制备硫磺

我国最早制备硫酸的方法主要包括胆矾法（CuSO4·5H2O）和绿矾法（FeSO4·7H2O），因此硫酸也可以俗称为绿矾油。到了现代，随着化学技术的发展，人们在工业上通常采取更加高效的接触法制备硫酸。但是接触法对实验条件要求比较苛刻，适宜大规模生产制备，不适宜日常实验室制备，无法解决实验过程中产生的需求问题。针对这种现象，我查阅了相关资料，经过反复的实验摸索最终得出能够很好解决这类问题的硫酸制备法，希望能够为广大化学实验工作者提供一些便利。[1]

随着科技的不断发展，化学这一领域越来越为人们所重视。在日常的化学实验中，硫酸一直处于一种必不可少的地位，虽然实验室会进行统一采购，但由于其独特的性质在使用过程中往往会存在供应不及时等现象，同时采购硫酸所需成本也较高，会产生一定程度的资源浪费。在实验室工作的过程中，随着自身对相关化学知识的熟悉度升高，我逐渐产生了自己制备硫酸的想法，我查阅了很多相关方面的文献，发现目前实验室制备硫酸主要存在产率低、浪费原材料等问题。在经过反复的实验摸索之后，我总结出海波法制备硫酸这一方法，该方法具有节约资源、提高产率、降低成本等优点，接下来我将对这一方法进行详细介绍，希望能够对实验室中的硫酸制备起到一定帮助。[2]

一、实验目的与原理

本次实驗的主要目的是通过实验室现有仪器和材料探究制备浓硫酸的方法，以解决突发性实验室浓硫酸缺乏的问题。其实验原理主要表现为以下几个离子方程式：S2O32-+2H+=S+SO2+H2O，S2O32-+2H+=S↓+H2SO3，S+O2点燃SO2，SO2+H2O=H2SO3，H2SO3+H2O2=H2SO4+3H2O。其中硫代硫酸钠中的硫与磷酸中的氢离子在过氧化氢的氧化作用下生成硫酸根，再结合氢离子转化成硫和硫酸，收集生成的硫并点燃，燃烧之后得到产物二氧化硫与水结合后产生硫酸根，再结合氢离子转化成硫酸和水，最后蒸发一定体积的水得到浓硫酸。[3]

二、实验过程

1.实验仪器与材料

实验器材：（1）100ml锥形瓶；（2）酒精喷灯（条件不许可改成煤气灶也可以）；（3）实验室蒸馏设备；（4）玻璃导管；（5）石棉网；（6）铁架台；（7）集气瓶；（8）漏斗；（9）150ml烧杯。[4]

实验药品：（1）硫代硫酸钠；（2）浓磷酸（85%）；（3）过氧化氢（30%）。[5]

2.实验步骤

（1）首先是固定仪器，将锥形瓶与玻璃导管一端连接好，导管另一端与漏斗相连，检查装置气密性，气密性完好可进行下一步。

（2）在烧杯中倒入约2/3体积的过氧化氢溶液待用。

（3）将酒精喷灯放到铁架台下方并点燃酒精喷灯。

（4）将浓磷酸与硫代硫酸钠以9：5的质量比放入锥形瓶中（注意，不要超过锥形瓶容积的三分之一），然后连接导管，将漏斗接入过氧化氢中。

（5）将锥形瓶放到铁架台上加热至少1.5小时（注意放置石棉网）。

（6）将漏斗从过氧化氢中拿出，停止加热，冷却至室温，拆卸仪器。

（7）讲锥形瓶中的固体（实验的副产品，硫磺）拿出，过滤，洗涤，干燥，在这一过程中，由于加热致使硫磺变成大块固体，导致这一操作过程简单。

（8）把硫磺放入集气瓶中点燃直到自然熄灭。

（9）将上一步用过的过氧化氢倒入集气瓶中。

（10）将集气瓶静置3至5小时。

（11）重复点燃硫磺的实验，直至所得到的硫磺用完。

（12）将集气瓶中的液体蒸馏，可以在收集端滴加指示剂，当收集端呈酸性时停止蒸馏。[6]

（13）最后收集蒸馏后剩下的液体，即为所要制备的浓硫酸。

三、实验的意义

这一制法的研究主要适用于实验室实验的需要，在日常实验过程中，难免会遇到硫酸不足的情况，此时通过本文提供的方法可以快速获得一定量的硫酸溶液。虽然只是几步简单的操作，但通过循环实验可以最大幅度的提高原材料的利用率，使实验过程中产生的副产物也能够得到很好的应用，最终得到产率较高的硫酸。在这一实验过程中，所用原料均为廉价且易获得的化学药品，对实验室的成本支出不造成影响，适合小范围的硫酸制备。[7]

结语

随着化学技术的更新发展，很多现有的实验方法逐渐被取代，在化学研究过程中，我们不仅要牢牢掌握接触到的化学相关知识，还要学会举一反三，将创新思维尽可能的贯穿于化学领域。在接触化学之后，我发现学习化学不只是学习他的基础知识，更重要的是将知识融会贯通，进而在化学学习过程中发现问题，提出问题并通过实践操作解决问题，最终形成一种解决问题的思维。最后，希望这一方法不仅能够对以后的硫酸制备方法的研究提供一些思路，同时还希望能够对大家的化学学习起到一定的启迪作用。

参考文献

[1]张玉林，徐素芳，张运海.接触法制硫酸的微型化实验[J].中学化学教学参考，2016（12）：54.

[2]邵勇，陈林，朱龙.论降膜结晶法在高纯硫酸制备中的重要性[J].化工设计通讯，2016，42（05）：77-78.

[3]沸腾炉焙烧镍钼矿制备硫酸的方法[J].中国钼业，2015，39（02）：15.

[4]何为.用电化学方法氧化硫制备硫酸[J].合成化学，1995（02）：187-189.

[5]罗孟军.二氧化硫性质实验教学设计[J].高中数理化，2017（12）：50.

[6]王玮.浓硫酸与铜反应及二氧化硫性质的实验探究[J].中学化学教学参考，2017（04）：63.

[7]代慧.磷石膏通过双极膜电渗析法制备硫酸的工艺及机理研究[D].贵州大学，2016.