鹽酸和硫酸，性質(zhì)、用途以及概念辨析
作者： 日期：2023-05-25 來(lái)源： 關(guān)注：299
前幾篇文章中介紹了幾個(gè)物質(zhì)分類的依據(jù)，以及復(fù)分解反應(yīng)的基本情況。復(fù)分解反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是電解質(zhì)之間的反應(yīng)，主要的研究對(duì)象是幾個(gè)常見(jiàn)的陰、陽(yáng)離子，學(xué)習(xí)這些常見(jiàn)的離子，是通過(guò)學(xué)習(xí)相對(duì)應(yīng)的化合物（酸、堿、鹽、金屬氧化物）實(shí)現(xiàn)的。
因此，在整理有關(guān)復(fù)分解反應(yīng)的題型之前，應(yīng)該先對(duì)一些典型物質(zhì)做一個(gè)了解，本文簡(jiǎn)略介紹了鹽酸、硫酸的部分物理化學(xué)性質(zhì)。
1.鹽酸
1.1 佛山工業(yè)鹽酸簡(jiǎn)介
鹽酸是氯化氫氣體的水溶液，無(wú)色，濃鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為37％，密度為1.2g/ml，這種濃度的鹽酸揮發(fā)性極強(qiáng)，瓶口有揮發(fā)出的刺激性氯化氫氣體，且與空氣中的水蒸氣結(jié)合為酸霧。
日常使用的稀鹽酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10％左右。通?？梢杂?/span>HCl指代稀鹽酸，但兩者并不等價(jià)，考試時(shí)，建議填寫中文名稱“稀鹽酸”。
鹽酸是胃液的成分之一，為胃蛋白酶提供合適PH，能使蛋白質(zhì)變性，利于消化，也可殺滅部分細(xì)菌；工業(yè)上，鹽酸溶液常用于焊接前金屬的清洗，它也是潔廁靈等烈性清潔劑的成分之一。
藥物制備中，鹽酸也是?？?，含有HCl后其水溶性比較好，易于人體吸收，同時(shí)可以增強(qiáng)藥物的穩(wěn)定性。搜索含有鹽酸的藥物，結(jié)果如下：
鹽酸舍曲林是一種治療抑郁癥的常用藥物，其分子結(jié)構(gòu)如下圖所示，可以看出，氯化氫嵌入其分子結(jié)構(gòu)，類似氨水分子中的水。
筆者小學(xué)時(shí)喜愛(ài)觀看一部日本動(dòng)畫片《名偵探柯南》，其第112集《浴室密室殺人事件》中，兇手青島全代利用潔廁劑中的鹽酸（HCl）和消毒液中的次氯酸鈉（NaClO）反應(yīng)生成有毒的氯氣（Cl2）殺死妹妹青島美菜，近二十年過(guò)去了，仍記憶猶新。其反應(yīng)原理為：
在新聞中，也常見(jiàn)因?qū)烧呋旌隙鴮?dǎo)致的中毒事件。
1.2 一個(gè)計(jì)算實(shí)例
現(xiàn)提供一組數(shù)據(jù)：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（STP狀態(tài)，0℃，1atm；氣體溶解度與溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，故需說(shuō)明），氯化氫在水中的溶解度約為500L（氣體溶解度一般指在1L溶劑中最多能溶解的體積），借此我們可以求出飽和時(shí)氯化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
利用氯化氫解度計(jì)算得到的飽和氯化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)45%，但該濃度鹽酸不能穩(wěn)定存在，市售濃鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%。
2.硫酸
2.1 佛山工業(yè)硫酸簡(jiǎn)介
硫酸一般指H2SO4的水溶液，也可指H2SO4分子本身。工業(yè)上使用硫鐵礦（FeS2，二硫化亞鐵）燃燒產(chǎn)生二氧化硫（SO2），然后利用氧氣將其氧化為三氧化硫（SO3），再與水反應(yīng)生成硫酸。其涉及的方程式有：
濃硫酸為無(wú)色粘稠液體，一般指質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，密度為1.84g/ml的硫酸，其遇水放出大量熱，因?yàn)?a href="http://www.yljgdk.com" target="_blank" style="color: rgb(0, 0, 0); text-decoration: underline;">工業(yè)硫酸密度大于水，在稀釋時(shí)務(wù)必要將濃硫酸倒入緩慢水中，讓其沉入水，并不斷攪拌散熱。
濃硫酸是很危險(xiǎn)的酸，筆者的初中科學(xué)老師在做完稀釋濃硫酸的實(shí)驗(yàn)后，讓我們用手背觸摸燒杯底，以感受稀釋后釋放的大量熱。輪到我時(shí)，因沒(méi)有做好心理準(zhǔn)備，觸碰燒杯后，手迅速縮回，造成燒杯中的硫酸少量溢出。
硫酸一部分賤到王老師的褲子上，一部分濺到我的本子上，我的本子有幾頁(yè)陸續(xù)變成灰白色、破碎（沒(méi)有變黑，此時(shí)濃硫酸濃度在60％左右），而王老師的褲子也破裂而不能穿著了。在面對(duì)濃硫酸時(shí)，一定要小心謹(jǐn)慎。
如果較高濃度的硫酸濺到皮膚，應(yīng)立即用大量水沖洗，如果有碳酸氫鈉或者碳酸鈉等弱堿性溶液，沖洗后涂上一些也有緩解疼痛的效果。如果疼痛劇烈，皮膚損傷嚴(yán)重，應(yīng)該及時(shí)就醫(yī)。
下圖是在1滴濃硫酸中滴加清水后溶液溫度的變化情況，大量水沖洗過(guò)程中，溫度升高量完全可以忽略。
先用抹布抹去容易擴(kuò)大傷害面積，延誤除去濃硫酸的時(shí)機(jī)，是一種極為錯(cuò)誤的做法。這種做法的初衷是避免濃硫酸直接遇水放熱產(chǎn)生熱而造成二次燙傷，而上圖的溫度圖像告訴我們，少量濃硫酸釋放的熱量能被水及時(shí)帶走，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室所用的三聯(lián)水龍頭水流很急，完全不必?fù)?dān)心熱量問(wèn)題。
人教版初中化學(xué)教材早在2006年就已把“先用抹布拭去，再用大量水沖洗”更改為“立即用大量水沖洗”；而“先用抹布拭去”至今仍在浙江省中學(xué)生中廣為流傳，甚至現(xiàn)行教材也沒(méi)有作出更正，實(shí)在是令人匪夷所思。
2.2濃硫酸的性質(zhì)
除稀釋時(shí)放出大量熱外，濃硫酸常見(jiàn)的性質(zhì)還有吸水性、脫水性、強(qiáng)腐蝕性、（氧化性）。
“吸水性”指濃硫酸將潮濕的或者晶體中的水分子吸出，使其變干燥的性質(zhì)，可以是物理過(guò)程，也可以是化學(xué)過(guò)程。例如潮濕的氧氣經(jīng)過(guò)濃硫酸洗氣后變得干燥，這個(gè)一個(gè)物理過(guò)程，而將藍(lán)色的硫酸銅晶體懸掛在濃硫酸上方，隔夜后觀察到晶體表面出現(xiàn)“白霜”，這是一個(gè)化學(xué)過(guò)程，這都是濃硫酸吸水性的體現(xiàn)。
濃硫酸吸水實(shí)驗(yàn)
“脫水性”是一種化學(xué)性質(zhì)。有機(jī)物中通常含有碳、氫、氧三種元素，濃硫酸可以將其中的氫、氧原子以2:1的比例脫出，脫出的氫、氧原子恰好可以結(jié)合生成水，剩余物質(zhì)含有大量的碳元素，顯黑色，這個(gè)過(guò)程也稱作“炭化”。
如圖，卷紙的主要成分為纖維素，分子式為（C6H10O5）n，屬于高分子糖類，濃硫酸使其中的氫、氧原子以2:1的比例脫出，濃硫酸遇到氫、氧原子結(jié)合生成的水而放熱，又加速了這一脫水過(guò)程。
“腐蝕性”包含多種腐蝕方式，常見(jiàn)的有酸性腐蝕和氧化性腐蝕。
酸性腐蝕不是濃硫酸特有的性質(zhì)，稀硫酸，其它種類的強(qiáng)酸均能產(chǎn)生酸性腐蝕。例如工業(yè)廢氣中的SO2遇水生成亞硫酸（H2SO3），亞硫酸被氧氣氧化為硫酸，形成的硫酸型酸雨；NO2遇水生成硝酸，形成的硝酸型酸雨都能對(duì)建筑物、金屬制品造成酸性腐蝕。
氧化性腐蝕是濃硫酸這類氧化性酸特有的性質(zhì)，氧化性不屬于初中學(xué)習(xí)范疇，知道一些常見(jiàn)的氧化現(xiàn)象即可。例如鐵、鋁置于冷的濃硫酸中，不發(fā)生酸性腐蝕而發(fā)生氧化性腐蝕，在金屬表面生成一層致密的金屬氧化物膜（鐵表面生成Fe3O4，鋁表面生成Al2O3），這層膜使氧化性腐蝕不再進(jìn)行，俗稱鈍化，因此，濃硫酸可用鐵罐車運(yùn)輸。
濃硫酸、硝酸這類氧化性酸在體現(xiàn)氧化性時(shí)是比較復(fù)雜的，介紹其原理需要用到比較復(fù)雜的知識(shí)，初中階段，我們以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方式粗略了解。
如上圖的裝置，向蔗糖固體中加入濃硫酸，觀察到蔗糖迅速變黑炭化，與此同時(shí)，觀察到第一支品紅溶液褪色、酸性高錳酸鉀溶液顏色變淺，第二支品紅不褪色、澄清石灰水變渾濁。
品紅溶液因其顏色顯“品紅色”而得名，資料顯示，它遇到SO2氣體會(huì)褪色。濃硫酸在脫水的過(guò)程中，本身不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，因此使品紅褪色的SO2氣體不是在脫水時(shí)產(chǎn)生的，考慮到蔗糖炭化后產(chǎn)生了大量的碳單質(zhì)，且放出大量熱，濃硫酸有可能在加熱的條件下與碳單質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。
酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，它具有強(qiáng)氧化性，能氧化固定SO2氣體。氣體經(jīng)酸性高錳酸鉀溶液洗氣后，不再有SO2，因此第二支品紅溶液不褪色。當(dāng)氣體通過(guò)澄清石灰水后，觀察到澄清石灰水變渾濁，猜測(cè)燒瓶中還產(chǎn)生了CO2氣體。
由上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合相關(guān)知識(shí)，可以推測(cè)濃硫酸與碳在加熱時(shí)發(fā)生的反應(yīng)方程式為：
硫酸不易揮發(fā)，在使用時(shí)不用像鹽酸那樣考慮揮發(fā)出的氯化氫氣體對(duì)設(shè)備的腐蝕問(wèn)題，它在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，機(jī)械、石油、化工、紡織行業(yè)都有硫酸的身影。
文章來(lái)源：工業(yè)鹽酸廠家 http://www.yljgdk.com 提供的信息