第一單元含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用【前言】硫酸是化學五大無機強酸（硫酸、、、氫溴酸、氫碘酸）之一。中文名稱：硫酸，英文名稱：sulfuricacid，分子式：H2SO4，分子相對質(zhì)量：常見的濃硫酸％（質(zhì)量分數(shù)）。結(jié)構(gòu)式：，中心原子雜化方式:sp3。【化學性質(zhì)】一、濃硫酸1、物理性質(zhì)純硫酸是一種無色無味油狀液體。常用的濃硫酸中H2SO4的質(zhì)量分數(shù)為％，其密度為·cm-3，其物質(zhì)的量濃度為·L-1。硫酸是一種高沸點難揮發(fā)的強酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。濃硫酸溶解時放出大量的熱，因此濃硫酸稀釋時應(yīng)該遵循“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不斷攪”的口訣。若將濃硫酸中繼續(xù)通入三氧化硫,則會產(chǎn)生"發(fā)煙"現(xiàn)象,這樣超過%的硫酸稱為"發(fā)煙硫酸"2、化學性質(zhì)（1）吸水性將一瓶濃硫酸敞口放置在空氣中，其質(zhì)量將增加，密度將減小，濃度降低，體積變大，這是因為濃硫酸具有吸水性。①濃硫酸的吸水作用，指的是濃硫酸分子跟水分子強烈結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的水合物，并放出大量的熱：H2SO4+nH2OAUTOTEXT==H2SO4·nH2O，故濃硫酸吸水的過程是化學變化的過程，吸水性是濃硫酸的化學性質(zhì)。②濃硫酸不僅能吸收一般的游離態(tài)水（如空氣中的水），而且還能吸收某些結(jié)晶水合物（如CuSO4·5H2O、Na2CO3·10H2O）中的水。（2）脫水性①脫水性是濃硫酸的化學特性，物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學變化的過程，反應(yīng)時，濃硫酸按水分子中氫氧原子數(shù)的比（2∶1）奪取被脫水物中的氫原子和氧原子。②可被濃硫酸脫水的物質(zhì)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(zhì)中的有機物，被脫水后生成了黑色的炭（碳化）。如蔗糖中加濃硫酸：C12H22O11AUTOTEXT===12C+11H2O。（3）強氧化性①跟金屬反應(yīng)a、常溫下，濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。b、加熱時，濃硫酸可以與除金、鉑之外的所有金屬反應(yīng)，生成高價金屬硫酸鹽，本身一般被還原成SO2Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O2Fe+6H2SO4(濃)Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O在上述反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強氧化性和酸性。②跟非金屬反應(yīng)熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化到其高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為SO2。C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2OS+2H2SO4(濃)3SO2↑+2H2O2P+5H2SO4(濃)2H3PO4+5SO2↑+2H2O在這類反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。③跟其他還原性物質(zhì)反應(yīng)H2S+H2SO4(濃)S↓+SO2↑+2H2O2HBr+H2SO4(濃)Br2+SO2↑+2H2O2HI+H2SO4(濃)I2+SO2↑+2H2O注意：濃硫酸具有強氧化性，實驗室制取H2S、HBr、HI等還原性氣體不能選用濃硫酸。（4）難揮發(fā)性（高沸點）：用途：制氯化氫、硝酸等。原理：利用難揮發(fā)性酸制易揮發(fā)性酸，如用固體氯化鈉與濃硫酸反應(yīng)制取氯化氫氣體。2NaCl（固）+H2SO4(濃)====Na2SO4+2HCl↑Na2SO3+H2SO4(中等濃度)====Na2SO4+H2O+SO2↑【拓展】利用濃鹽酸與濃硫酸可以制氯化氫氣體?！咎貏e注意】就硫酸而言，吸水性是濃硫酸的性質(zhì)，而不是稀硫酸的性質(zhì)。二、稀硫酸1、物理性質(zhì)無色無透明液體。2、化學性質(zhì)（1）可與多數(shù)金屬（比銅活潑）氧化物反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和水；（2）可與所含酸根離子對應(yīng)酸酸性比硫酸根離子弱的鹽反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和弱酸；（3）可與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的硫酸鹽和水；（4）可與氫前金屬在一定條件下反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和氫氣；（5）加熱條件下可催化蛋白質(zhì)、二糖和多糖的水解。用途：制化肥，如氮肥、磷肥等【工業(yè)制備】1、氨酸法增濃低濃度二氧化硫氣體生產(chǎn)硫酸方法2、采用就地再生的硫酸作為催化劑的一體化工藝3、草酸生產(chǎn)中含硫酸廢液的回收利用4、從芳族化合物混酸硝化得到廢硫酸的純化與濃縮工藝5、從氧化鈦生產(chǎn)過程中排出的廢硫酸溶液的再生方法6、從稀硫酸中分離有機磷化合物和其它雜質(zhì)的方法7、從制備2-羥基-4-甲硫基丁酸(MHA)工藝的含硫副產(chǎn)物中回收硫酸的方法8、催化氧化回收含有機物廢硫酸的方法9、電瓶用硫酸生產(chǎn)裝置10、二氧化硫源向硫酸的液相轉(zhuǎn)化方法11、沸騰爐焙燒硫磺制備硫酸的方法12、沸騰爐摻燒硫磺生產(chǎn)裝置中稀酸的回收利用13、高濃二氧化硫氣三轉(zhuǎn)三吸硫酸生產(chǎn)方法14、高溫濃硫酸液下泵耐磨軸套15、高效陽極保護管殼式濃硫酸冷卻器16、節(jié)能精煉硫酸爐裝置17、精苯再生酸焚燒制取硫酸的方法18、利用廢硫酸再生液的方法和裝置19、利用含硫化氫的酸性氣體與硫磺聯(lián)合制取高濃度硫酸20、利用含硫化氫的酸性氣體制取高濃度硫酸【視野拓展】固體硫酸：是粉末制劑的固體酸類，可以替代硫酸的常規(guī)酸洗工藝，主要用于清除各種鋼鐵、不銹鋼、銅、鋁等金屬零件及其設(shè)備表面的銹、氧化皮、水垢、灰垢等污物，特別是鋼鐵熱扎、冷扎過程中生成的高溫難清除氧化皮，清洗效果可以跟硫酸酸洗相媲美，最終使產(chǎn)品表面清潔干凈；清洗過程中沒有煙霧產(chǎn)生，大大改善生產(chǎn)環(huán)境；對金屬的幾乎沒有腐蝕，對操作人員、設(shè)備、環(huán)境沒有任何危害。【檢驗】1、所需試劑：鹽酸，氯化鋇2、方法：使用特效試劑氯化鋇（BaCl2）和排除干擾試劑鹽酸（HCl）。向待測物溶液滴入幾滴BaCl2溶液和幾滴HNO3（或HCl）溶液，震蕩，如果產(chǎn)生白色沉淀，則它是硫酸。3、原理：（1）硫酸根離子跟鋇離子能生成不溶于硝酸（或鹽酸）的白色硫酸鋇沉淀。例如：H2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2HClNa2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2NaCl注意：其他陰離子也有跟鋇離子生成白色沉淀的。例如：Na2CO3+BaCl2AUTOTEXT==AUTOTEXT==BaCO3↓+2NaClBaCO3外觀為白色沉淀與BaSO4不易區(qū)分，但它能跟鹽酸（HCl）反應(yīng)而溶解。BaCO3+2HNO3AUTOTEXT==AUTOTEXT==Ba(NO3)2+CO2↑+H2OBaCO3+2HClAUTOTEXT==AUTOTEXT==BaCl2+CO2↑+H2O【應(yīng)用】硫酸是基本化學工業(yè)中重要產(chǎn)品之一。它不僅作為許多化工產(chǎn)品的原料，而且還廣泛地應(yīng)用于其他的國民經(jīng)濟部門。它的應(yīng)用范圍日益擴大，需要數(shù)量日益增加。茲將硫酸在國民經(jīng)濟中的作用分述如下。1、為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)（1）用于肥料的生產(chǎn)硫酸銨（俗稱硫銨或肥田粉）和過磷酸鈣（俗稱過磷酸石灰或普鈣）這兩種化肥的生產(chǎn)都要消耗大量的硫酸。每生產(chǎn)一噸硫酸銨，就要消耗硫酸（折合成100%計算）760kg，每生產(chǎn)一噸過磷酸鈣，就要消耗硫酸360kg。（2）用于農(nóng)藥的生產(chǎn)許多農(nóng)藥都要以硫酸為原料如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑，硫酸鉈可作殺鼠劑，硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。最普通的殺蟲劑，如1059乳劑(45%)和1605乳劑(45%)的生產(chǎn)都需用硫酸。前者每生產(chǎn)1t，需消耗20%發(fā)煙硫酸后者每生產(chǎn)1t，需消耗硫酸36kg。為大家所熟悉的滴滴涕，每生產(chǎn)1t需要20%發(fā)煙硫酸。2、為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)（1）用于冶金工業(yè)和金屬加工在冶金工業(yè)部門，特別是有色金屬的生產(chǎn)過程需要使用硫酸。例如用電解法精煉銅、鋅、鎘、鎳時，電解液就需要使用硫酸，某些貴金屬的精煉，也需要硫酸來溶解去夾雜的其他金屬。在鋼鐵工業(yè)中進行冷軋、冷拔及沖壓加工之前，都必須用硫酸清除鋼鐵表面的氧化鐵。在軋制薄板、冷拔無縫鋼管和其他質(zhì)量要求較高的鋼材，都必須每軋一次用硫酸洗滌一次。另外，有縫鋼管、薄鐵皮、鐵絲等在進行鍍鋅之前，都要經(jīng)過用硫酸進行酸洗手續(xù)。在某些金屬機械加工過程中，例如鍍鎳、鍍鉻等金屬制件，也需用硫酸來洗凈表面的銹。在黑色冶金企業(yè)部門里，需要酸洗的鋼材一般約占鋼總產(chǎn)量的5%～6%，而每噸鋼材的酸洗，約消費98%的硫酸30kg～50kg。(2)用于石油工業(yè)汽油、潤滑油等石油產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，都需要濃硫酸精煉，以除去其中的含硫化合物和不飽和碳氫化合物。每噸原油精煉需要硫酸約24kg，每噸柴油精煉需要硫酸約31kg。石油工業(yè)所使用的活性白土的制備，也消耗不少硫酸。(3)用于其他化工生產(chǎn)和其他工業(yè)部門許多化工生產(chǎn)都需要使用硫酸。例如，在濃縮硝酸中，以濃硫酸為脫水劑；氯堿工業(yè)中，以濃硫酸來干燥氯氣、氯化氫氣等；無機鹽工業(yè)中，如冰晶石(Na3AlF6)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、硫酸鉛、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵以及其他硫酸鹽的制備都要用硫酸。許多無機酸如磷酸、硼酸、鉻酸(H2CrO4，有時也指CrO3)、氫氟酸、氯磺酸；有機酸如草酸、醋酸等的制備，也常需要硫酸作原料。此外煉焦化學工業(yè)（用硫酸來同焦爐氣中的氨起作用副產(chǎn)硫酸銨）、電鍍業(yè)、制革業(yè)、顏料工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)、油漆工業(yè)（有機溶劑的制備）、工業(yè)炸藥和鉛蓄電池制造業(yè)等等，都消耗相當數(shù)量的硫酸。3、對解決人民日常生活問題所起的作用（1）用于化學纖維的生產(chǎn)為人民所熟悉的粘膠絲，它需要使用硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉的混合液作為粘膠抽絲的凝固浴。每生產(chǎn)1t粘膠纖維，需要消耗硫酸～，每生產(chǎn)1t維尼龍短纖維，就要消耗98%硫酸230kg，每生產(chǎn)1t卡普綸單體，需要用%發(fā)煙硫酸。此外，在尼龍、醋酸纖維、聚丙烯腈纖維等化學纖維生產(chǎn)中，也使用相當數(shù)量的硫酸。（2）用于化學纖維以外的高分子化合物生產(chǎn)塑料等高分子化合物，在國民經(jīng)濟中越來越占有重要的地位。每生產(chǎn)1t環(huán)氧樹脂，需用硫酸，號稱“塑料王”的聚四氟乙烯，每生產(chǎn)1t，需用硫酸；有機硅樹膠、硅油、丁苯橡膠及丁腈橡膠等的生產(chǎn)，也都要使用硫酸。（3）用于染料工業(yè)幾乎沒有一種染料（或其中間體）的制備不需使用硫酸。偶氮染料中間體的制備需要進行磺化反應(yīng)，苯胺染料中間體的制備需要進行硝化反應(yīng)，兩者都需使用大量濃硫酸或發(fā)煙硫酸。所以有些染料廠就設(shè)有硫酸車間，以配合需要。（4）用于日用品的生產(chǎn)生產(chǎn)合成洗滌劑需要用發(fā)煙硫酸和濃硫酸。塑料的增塑劑（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、賽璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要硫酸來制備。玻璃紙、羊皮紙的制造，也需要使用硫酸。此外，紡織印染工業(yè)、搪瓷工業(yè)、小五金工業(yè)、肥皂工業(yè)、人造香料工業(yè)等生產(chǎn)部門，也都需要使用硫酸。（5）用于制藥工業(yè)磺胺藥物的制備過程中的磺化反應(yīng)，強力殺菌劑呋喃西林的制備過程中的硝化反應(yīng)，都需用硫酸。此外，許多抗生素的制備，常用藥物如阿斯匹林、咖啡因、維生素B2、B12及維生素C、某些激素、異煙肼、紅汞、糖精等的制備，無不需用硫酸。4、對鞏固國防方面所起的作用某些國家硫酸工業(yè)的發(fā)展，曾經(jīng)是和軍用炸藥的生產(chǎn)緊密連結(jié)在一起的。無論軍用炸藥（發(fā)射藥、爆炸藥）或工業(yè)炸藥，大都是以硝基化物或硝酸酯為其主要成分。主要的有硝化棉、三硝基甲苯(tnt)、硝化甘油、苦味酸等。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸，但同時必須使用濃硫酸或發(fā)煙硫酸。5、與原子能工業(yè)及火箭技術(shù)的關(guān)系原子反應(yīng)堆用的核燃料的生產(chǎn)，反應(yīng)堆用的鈦、鋁等合金材料的制備，以及用于制造火箭、超聲速噴氣飛機和人造衛(wèi)星的材料的鈦合金，都和硫酸有直接或間接的關(guān)系。從硼砂制備硼烷的過程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。硼烷又用做制備硼氫化鈾用來分離鈾-235的一種原料。由此可見，硫酸與國防工業(yè)和尖端科學技術(shù)都有著密切的關(guān)系。6、農(nóng)業(yè)土質(zhì)方面在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，越來越多地采用硫酸改良高pH值的石灰質(zhì)土壤。過去20年來，尿素-硫酸肥料的產(chǎn)量大幅度提高并在美國西部諸州的土壤中廣泛施用。將硫酸注入牛奶場湖泊，改變湖水pH值，可解決圈養(yǎng)牲畜過程產(chǎn)生的若干空氣和水質(zhì)問題，將硫酸施入農(nóng)用土壤和水中，其主要作用是溶解鈣、鎂的碳酸鹽和碳酸氫鹽。這些鈣、鎂鹽然后取代可交換的鈉鹽，鈉鹽隨后用水浸洗除去。當碳酸鹽和碳酸氫鹽被分解后，硫酸與更惰性的物質(zhì)反應(yīng)，釋放出磷、鐵等植物養(yǎng)分。簡單地降低土壤的pH值可引起許多元素溶解度的變化，提高它們對植物的效力。在高pH值的石灰質(zhì)土壤上施用硫酸，可使植物更加健壯，收成增加。危害性概述（1）健康危害：對、等組織有強烈的刺激和作用。蒸氣或霧可引起結(jié)膜炎、結(jié)膜水腫、角膜混濁，以致；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生和；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡?？诜笠鹣罒齻灾聺冃纬?；嚴重者可能有胃穿孔、腹膜炎、腎損害、休克等。皮膚灼傷輕者出現(xiàn)紅斑、重者形成潰瘍，愈后癍痕收縮影響功能。濺入眼內(nèi)可造成灼傷，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影響：牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。（2）環(huán)境危害：①短期過量暴露的影響吸入：吸入高濃度的硫酸酸霧能上呼吸道刺激癥狀，嚴重者發(fā)生喉頭水腫、支氣管炎甚至肺水腫。眼睛接觸：濺入硫酸后引起結(jié)膜炎及水腫，角膜渾濁以至穿孔。皮膚接觸：局部刺痛，皮膚由潮紅轉(zhuǎn)為暗褐色?？诜赫`服硫酸后，口腔、咽部、胸部和腹部立即有劇烈的灼熱痛，唇、口腔、咽部均見灼傷以致形成潰瘍，嘔吐物及腹瀉物呈黑色血性，胃腸道穿孔?？诜饬蛩嶂滤懒考s為5毫升。②長期暴露的影響長期接觸硫酸霧者，可有鼻粘膜萎縮伴有嗅覺減退或消失、慢性支氣管炎和牙齒酸蝕等癥狀。（3）火災(zāi)和爆炸本品雖不燃，但很多反應(yīng)卻會起火或爆炸，如與金屬會產(chǎn)生可燃性氣體，與水混合會大量放熱。著火時立刻用干粉、泡沫滅火等方法。【相關(guān)處理辦法】1、急救措施（1）皮膚接觸：先用干布試去，然后用大量水沖洗，最后用3%-5%NaHCO3溶液沖洗，嚴重時應(yīng)立即送醫(yī)院。（2）眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。（3）吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。（4）食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。（5）安全預(yù)防：注意對硫酸霧的控制，加強通風排氣。車間內(nèi)要有方便的沖洗器具?！咀⒁狻?、在稀釋酸時決不可將水注入酸中，只能將酸注入水中。2、身防止皮膚直接接觸.用棉布先吸去皮膚上的硫酸,再用大量流動清水沖洗,最后用%的蘇打水(或稀氨水)浸泡.切勿直接沖洗!!2、消防措施（1）危險特性：遇水大量放熱,可發(fā)生沸濺。與易燃物（如苯）和可燃物（如糖、纖維素等）接觸會發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。遇電石、高氯酸鹽、雷酸鹽、硝酸鹽、苦味酸鹽、金屬粉末等猛烈反應(yīng)，發(fā)生爆炸或燃燒。有強烈的腐蝕性和吸水性。（2）有害燃燒產(chǎn)物：二氧化硫。（3）滅火方法：消防人員必須穿全身耐酸堿消防服。【常用滅火劑】：干粉、二氧化碳、砂土。避免水流沖擊物品，以免遇水會放出大量熱量發(fā)生噴濺而灼傷皮膚。3、泄漏應(yīng)急處理迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進行隔離，嚴格限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防酸堿工作服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源。防止流入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏：用砂土、干燥石灰或蘇打灰混合。也可以用大量水沖洗，洗水稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏：構(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)，回收或運至廢物處理場所處置?！咀⒁馐马棥?、操作處置密閉操作，注意通風。操作盡可能機械化、自動化。操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩），穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。遠離易燃、可燃物。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與還原劑、類、堿金屬接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時，應(yīng)把酸加入水中，避免沸騰和飛濺。3、儲存儲存于陰涼、通風的地方。環(huán)境溫度不超過35℃，相對濕度不超過85％。容器密封，應(yīng)與易（可）燃物、還原劑、堿類、堿金屬、食用化學