硫酸

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常规
别名	漒水、鏹水
IUPAC中文命名	硫酸
CAS号	7664-93-9
分子式	H₂S O₄
摩尔质量	98.08 g/mol
SMILES
InChI
溶解度	完全溶於水中
pKa	-3.0
pKa₁	1.99
pKa₂
pI
物理性质
熔点	10℃
沸点	337℃
三相点
临界点
偶极矩
熔化热（Δ_fus H）	kJ/mol
汽化热（Δ_vap H）	kJ/mol
[α]_{D_²⁰}	°mL/g/dm （）
相态名称
外观	無色無臭且清澈的液體
密度	kg/m³
密度	1.84×10³ kg/m³
Δ_f H_m^O	kJ/mol
Δ_f G_m^O	kJ/mol
S_m^O	J/mol/K
Δ_c H_m^O	kJ/mol
C_m	J/mol/K
黏度	26.7 cP at 20°C
安全性
主要危险	強酸,強腐蝕性脫水性
闪点
相关化学物
硫
自定義類別
自定義項目	描述
若非注明，所有数据都依從国际单位制，以及来自标准状况的条件。

硫酸，分子式為H₂S O₄，是一种无色粘稠高密度的强腐蚀性液体。是一种重要的化工原料，也是一种常见的化学试剂。

[编辑] 历史

硫酸发现于公元8世纪。阿拉伯炼丹家Jabir通过干熘硫酸亚铁晶体得到硫酸。

[编辑] 自然界的存在

硫酸常在火山周围的积水中被检出。大气污染产生的酸雨中也常含硫酸。在生物界，有一种海蛞蝓(notaspidean pleurobranchs)也能喷射含硫酸的分泌物来御敌[1]。

[编辑] 用途

硫酸是工業上一種重要的化學品，它用途十分廣泛，如製造肥料、非皂性清潔劑、以及油漆添加劑。

[编辑] 物理性質

純硫酸是無色、粘稠的油狀液體，並不易揮發。

[编辑] 製備硫酸

历史上曾先后用铅室法和接触法制备硫酸。

採用接觸法可大量製造廉價的硫酸。製備二氧化硫的原料包括：硫和硫礦石，例如硫磺。在空氣中燃燒硫磺可以產生二氧化硫氣體。

$\mathrm {S(s) + O_2(g) \quad \rightarrow \quad SO_2(g) \qquad }$ ${\Delta H=-298~\rm kJ/mol}$

二氧化硫和空氣會先經過淨化，除去雜質，以免對下一過程採用的催化劑造成影響。

在常壓和攝氏450度下，把二氧化硫和空氣通過催化劑，製得三氧化硫。加上五氧化二釩(V₂O₅)作催化劑，就可產生三氧化硫。^注

$\mathrm {2 \, SO_2(g) + O_2(g) \quad \overleftarrow {\rightarrow} \quad 2 \, SO_3(g) \qquad }$ ${\Delta H=-196~\rm kJ/mol}$

二氧化硫和氧的反應是一個可逆反應。三氧化硫的產量百分比為98%。

在吸收塔內，三氧化硫會溶於98%的硫酸中，形成發煙硫酸。

$\mathrm {SO_3(g) + H_2SO_4(l) \quad \rightarrow \quad H_2S_2O_7(l)}$

發煙硫酸經適量的水稀釋後，便形成98%的硫酸，所製得的硫酸會被冷卻及儲存。

$\mathrm {H_2S_2O_7(l) + H_2O(l) \quad \rightarrow \quad 2 \, H_2SO_4(l) }$

三氧化硫與水的反應非常劇烈，如果直接溶於水中，就會釋出大量熱能，並形成硫酸霧，阻礙溶解過程。此外，三氧化硫在硫酸中的溶解度比水高，因此硫酸製造廠不會把三氧化硫直接溶於水。

$\mathrm {SO_3(g) + H_2O(l) \quad \rightarrow \quad H_2SO_4(l) \qquad }$ ${\Delta H=-132~\rm kJ/mol}$

在反應過程中，五氧化二釩擔當了一個中間物的角色：

$\mathrm {V_2O_5(s) + SO_2(g) \quad \rightarrow \quad 2 VO_2(s) + SO_3(g)}$

$\mathrm {4 VO_2(s) + O_2(g) \quad \rightarrow \quad 2 V_2O_5(s)}$

$\mathrm {2 SO_2(g) + O_2(g) \quad \overleftarrow {\rightarrow} \quad 2 SO_3(g)}$

注：這個反應也可用鉑(Pt)催化，但五氧化二釩較常見，一來其價格較鉑為低，二來鉑較易和雜質反應而損失。

[编辑] 濃硫酸的性質与稀释

浓硫酸是黏稠油状液体，具有吸水性，强氧化性以及脱水性。

[编辑] 脱水性

脱水性是指硫酸能將碳水化合物中的水份脫去（严格地说是把有机物中的氢、氧元素按水的组成比脱去），留下黑色的碳。例如將濃硫酸滴在方糖上，白色的糖逐漸轉成黑色。

[编辑] 稀释硫酸

硫酸溶于水放出大量热，可使水沸腾，因此稀释硫酸时应将浓硫酸沿杯壁缓慢倒入水中，同时不断搅拌，切不可将水倒入硫酸中，这样会导致水因为密度小于浓硫酸浮在浓硫酸上，并且沸腾使得浓硫酸溅出伤人。

[编辑] 濃硫酸的氧化性質

稀硫酸具有酸的一般性質，能與鋅(Zn)反應，釋出氫氣(H₂)，但只有濃硫酸會與銅(Cu)產生反應。

濃硫酸是強氧化劑，在反應過程中，它被還原為二氧化硫(SO₂)，硫的氧化數由+6降至+4。

[编辑] 氧化金屬

熱的濃硫酸可以氧化大部分金屬。例如，它可與鋅和銅反應，生成二氧化硫氣體。

銅的氧化作用半反應式：

(a) $\mathrm {Cu \quad \rightarrow \quad Cu^{2+} + 2e{-}}$

濃硫酸的還原作用半反應式：

(b) $\mathrm {2H_2SO_4 + 2e^{-} \quad \rightarrow \quad {(SO_4)}^{2-} + SO_2 + 2H_2O}$

把上述兩個半反應式合併，便得到濃硫酸與銅的氧化還原反應的平衡方程式：

(a)+(b) $\mathrm {Cu + 2H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O}$

[编辑] 氧化非金屬

熱的濃硫酸可以氧化非金屬，例如碳和硫。 $\mathrm {C + 2H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad CO_2 + 2SO_2 + 2H_2O}$ $\mathrm {S + 2H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad 3SO_2 + 2H_2O}$ 在上述反應，碳和硫的氧化數由0升至+4。

[编辑] 跟活泼金属的反应

硫酸可与活泼金属反应生成相应的硫酸盐和氢气。 $\mathrm {Zn + H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad ZnSO_4 + H_2}$ $\mathrm {Fe + H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad FeSO_4 + H_2}$

[编辑] 跟碱性氧化物反应

硫酸可与碱性氧化物反应生成相应的硫酸盐和水。 $\mathrm {CuO + H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad CuSO_4 + H_2O}$ $\mathrm {Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad Fe_3(SO_4)_2 + 3H_2O}$

[编辑] 跟某些盐反应（可溶性钡盐和碳酸盐）

硫酸可与可溶性钡盐反应生成硫酸钡沉淀和相应的酸，可与碳酸盐反应生成相应的硫酸盐、水和二氧化碳。 $\mathrm {H_2SO_4 + BaCl_2 \quad \rightarrow \quad BaSO_4\downarrow + 2HCl}$ $\mathrm {NaCO_3 + H_2SO_4 \quad \rightarrow \quad Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow}$

[编辑] 驗證

能使石蕊變紅的，即表示該物質帶有酸性的，證明其有H⁺，加BaCl₂溶液生成白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀不消失，证明其有SO₄^2-证明是硫酸。

[编辑] 酸雨

主条目：酸雨

由於燃燒硫磺所產生的二氧化硫會跟水混合產生硫酸及亞硫酸，現時先進國家都嚴格限制汽油內的硫化物含量，以免汽車運作時，所排出的廢氣跟雨水混合，成為了酸雨。酸雨可以嚴重侵蝕建築物，威胁居民的安全。

[编辑] 參見

亞硫酸

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