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高腐蚀性的强矿物酸
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浓硫酸(Concentrated sulfuric acid),分子式为H2SO4,俗称“坏水”,是具有强腐蚀性的强矿物酸(质量比不低于70%的硫酸水溶液),与硝酸高氯酸盐酸氢溴酸氢碘酸并称六大无机强酸,与硝酸、高氯酸并称为无机三大含氧强酸。
浓硫酸区别于稀硫酸的一个重要性质,是与硝酸一样具有强氧化性,沸腾的浓硫酸可腐蚀除之外所有金属(较王水更多),浓硫酸亦能将非金属单质氧化为最高价含氧酸,自身可根据还原产物的类别被还原为四价的二氧化硫(SO2)、零价的硫单质或负价的硫化物。此外,浓硫酸还具有吸水性脱水性、难挥发性和酸性。
硫酸作为极其重要的化工产品,其生产能力是一个国家化工水平高低的体现,硫酸近乎一半都用于化肥生产,此外还用于农药军工、燃料、染料、医药、化学纤维石油冶金等众多领域。
中文名
浓硫酸
外文名
Concentrated sulfuric acid
别    名
坏水
化学式
H2SO4
分子量
98.086
CAS登录号
7664-93-9
EINECS登录号
231-639-5
熔    点
10 ℃
沸    点
337 ℃
水溶性
混溶于水
密    度
1.84 g/cm3(质量分数98.3%)
外    观
无色、无味、透明且黏稠的气液体
应    用
氧化剂、电解液、催化剂、冶金、化肥生产、化工原料
安全性描述
S1/2、S26、S30、S45
危险性符号
C,N
危险性描述
R21、R35、R68/21/22
UN危险货物编号
1830(>51%)、2796(≤51%)
CN危险货物编号
81007
特    性
脱水性,难挥发性,酸性等
本    质
质量分数大于或等于70%的硫酸水溶液
MDL号
MFCD00064589
RTECS号
WS5600000
BRN号
2037554
PubChem号
24873388

历史

播报
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西方早期

硫酸发现于公元8世纪。阿拉伯炼丹家贾比尔通过干馏硫酸亚铁晶体得到硫酸。
约翰·道尔顿在1808年绘制的早期硫酸分子图显示了硫酸有一个位于中心的硫原子,并与三个氧原子建立共价键。
约翰·道尔顿绘制的早期硫酸分子图
一些早期对化学有研究的人,如拉齐,贾比尔等,还写了有关硫酸及与其相关的矿物质的分类名单;其他一些人,如伊本·西那医师,则较为重视硫酸的种类以及它们在医学上的价值。
在17世纪,德国化学家Johann Rudolf Glauber将硫与硝酸钾混合蒸汽加热制出硫酸,在这过程中,硝酸钾(KNO3)分解并氧化硫,令其成为能与水混合并变为硫酸的三氧化硫(SO3)。
于是,在 1736年,伦敦药剂师Joshua Ward用此方法开拓大规模的硫酸生产。
在1746年,John Roebuck则运用这个原则,开创铅室法,以更低成本有效地大量生产硫酸。
经过多番的改良后,这个方法在工业上已被采用了将近两个世纪。 由John Roebuck创造的这个生产硫酸的方法能制造出浓度为65%的硫酸,后来,法国化学家约瑟夫·路易·盖-吕萨克以及英国化学家John Glover将其改良,使其能制造出浓度高达78%的硫酸,可是这浓度仍不能满足一些工业上的用途。

中国早期

在古代中国,稀硫酸被称为“绿矾油”。 在公元650~683年(唐高宗时),炼丹家孤刚子在其所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中就记载着“炼石胆取精华法”,即干馏石胆胆矾)而获得硫酸。

西方中期

在18世纪初,硫酸的生产都依赖以下的方法:黄铁矿(FeS2)被燃烧成硫酸亚铁(FeSO4),然后再被燃烧,变为能在480 °C下分解成氧化铁以及能用以制造任何浓度硫酸的三氧化硫硫酸铁(Fe2(SO4)3)。可惜,此过程的庞大成本阻碍了浓硫酸的广泛运用。

近代时期

后来,到了1831年,英国制醋商人Peregrine Phillips想到了接触法,能以更低成本制造出三氧化硫以及硫酸,这种方法在现今已被广泛运用。
我国硫酸工业起步于19世纪60年代,多采用古老的塔式法铅室法生产,江南制造局是我国最早的铅室法硫酸厂;1870年,徐寿父子开始仿效研究铅室法制硫酸;1889年(光绪15年),汉阳兵工厂成立,1909年10月硫酸装置竣工;民办最大的硫酸厂于1929年建成、总厂于天津河东的得利三酸厂 [6]
新中国成立后,我国大力发展接触法,亦为如今的主流方法,1950~1980年间,硫酸产量平均每年增长17%左右,1983年产量更是达到869万吨,仅次于美国的3094万吨和苏联的2471万吨 [5]

理化性质

播报
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由于浓硫酸中含有大量未解离的硫酸分子,因此,浓硫酸相较于完全解离的稀硫酸而言,除一般的强酸性、腐蚀性以外,还具有某些特殊的性质,如吸水性脱水性炭化)和强氧化性
注:高浓度强酸溶液中的酸分子并不一定完全电离为离子,而酸的强弱具有相对性,例如磷酸(H3PO4)相较于醋酸(CH3COOH)而言为强酸,醋酸对于苯酚(C6H5-OH)而言亦为强酸。
浓硫酸
此外,发烟硫酸为吸收过量SO3的硫酸(SO3的硫酸溶液),由于含有少量铁离子(Fe3+),因此其颜色除一般的无色外还可能呈现棕色,具有强烈刺激性臭味和吸水性,可与水以任意比例互溶。

物理性质

纯硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%,其密度为1.84 g·cm-3
浓硫酸的物理性质
序号
名称
单位
数据
01
10
02
337
03
相对密度(ρ = 1)
1.84
04
相对蒸气密度(ρ空气= 1)
3.4
05
650.85
06
bar
6.4
07
m3/kmol
0.177
08
kJ/mol
10.71
09
0.147
10
0.907
11
D
2.725
12
饱和蒸汽压(145.8 ℃)
kPa
0.13
13
kJ/mol
-690.003
14
kJ/mol
-813.989
15
kJ·kmol-1·K-1
156.904
16
25 ℃、100 kPa下的摩尔定压热容
kJ·kmol-1·K-1
138.91
17
kJ/mol
19.6
18
电导率(18 ℃)
S/m
8.5×10-3
19
标准API重度
°
-54.3114
20
标准液体体积
m3/kmol
0.0536
21
25 ℃下无限稀释的液相生成热
kJ/mol
-909.27
22
60 ℉下的相对密度
1.83317
注:1 bar = 100 kPa = 0.1 MPa = 0.9869 atm = 1.02 kg/cm2摄氏度 = (华氏度-32)×5/9,05~22的数据源于Aspen Plus V14物性数据库.
除了酸固有的化学性质外,浓硫酸还具有自己特殊的性质,与稀硫酸有很大差别,主要原因是浓硫酸溶液中存在大量未电离的硫酸分子(硫酸分子亦可以进行自偶电离),这些硫酸分子使浓硫酸具有独特的性质。
浓盐酸、浓硝酸和浓硫酸的对比
项目
浓硫酸
外观
无色有刺激性气味的液体
无色黏稠,油状液体
无色有刺激性气味液体
如长时间放置或光照会变黄
普通性质
有挥发性
在空气里会生成白雾
有刺激性气味
吸水性(可做干燥剂
难挥发且有脱水性
(化学性质,使有机物炭化
有挥发性
在空气中生成白雾
有刺激性气味
腐蚀性
有腐蚀性
对活泼金属腐蚀性强
强腐蚀性
强腐蚀性
(1)稀释
硫酸是一种高沸点难挥发的强酸,浓硫酸与水可以任何比例混合,浓硫酸密度比水大得多,直接将水加入浓硫酸会使水浮在浓硫酸表面,大量放热而使酸液沸腾溅出,易造成事故。
硫酸稀释方法
因此,浓硫酸稀释时,常将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中(烧瓶用玻璃棒引流),并不断搅拌,使稀释产生的热量及时散出。稀释好的硫酸应冷却至室温后存放入试剂瓶中。
(2)吸水性
将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加,密度将减小,浓度降低,体积变大,这是因为浓硫酸具有吸水性,能吸附空气中的水。
常做干燥剂。浓硫酸常做为洗气装置,浓硫酸熟知的除了能够吸收空气中的水外,还可以干燥中性和酸性气体,例如中性气体:一氧化碳氧气氮气和所有的稀有气体
浓硫酸不能用作碱性气体(例如氨气)的洗气装置,因为浓硫酸与氨气反应。
浓硫酸不可干燥溴化氢碘化氢硫化氢等还原性气体。
浓硫酸实际上不能干燥二氧化硫,因为二氧化硫易溶于浓硫酸
需要特别注意的是,硫酸不能干燥二氧化氮因为NO2溶于浓硫酸生成亚硝基硫酸等一些物质。
(3)难挥发性
高沸点酸可制备低沸点酸,制氯化氢硝酸等(原理:利用难挥发性酸制易挥发性酸) 如,用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体。
2NaCl(固) + H2SO4(浓) → Na2SO4 + 2HCl↑
Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2
再如,利用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气,浓硫酸的脱水可除去浓盐酸中的水。

化学性质

(1)强腐蚀性
浓硫酸具有很强的腐蚀性,若实验时是不小心溅到皮肤或衣服上,应立即用大量水冲洗,不仅能减少浓硫酸在皮肤上停留的时间,还能在第一时间稀释浓硫酸,减少其对人体的伤害,并且就算其溶于水会有热量放出,但是大量事实证明,冲洗时流水会带走热量,产生的热对人体几乎无影响(切记不可用布擦,因为浓硫酸有强脱水性,接触皮肤后会使之炭化,用布擦就会擦掉皮肤组织),再涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液(切不可用氢氧化钠等强碱),严重者应立即就医。
(2)脱水性
脱水性是浓硫酸的性质,而非稀硫酸的性质,即浓硫酸有脱水性且脱水性很强。
脱水性是浓硫酸的化学特性,物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2:1)夺取被脱水物中的氢原子氧原子
蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成了黑色的炭化),并会产生二氧化硫,故实验一定要在通风良好的情况下进行,否则有一定危险。
硫酸催化制取乙酸乙酯
反应过程分两步,先是蔗糖(C12H22O11)在浓硫酸作催化剂作用下脱水,生成碳和水(试验后蔗糖会变黑,即碳颗粒);然后脱水反应产生的大量热让浓硫酸和碳单质继续发生反应。
利用脱水性,浓硫酸能够催化一些有机反应,如乙烯实验室制法(浓硫酸作催化剂,脱水剂)。
(3)强氧化性
浓硫酸由于还原剂的量,种类的不同可能被还原为SO2,S或H2S。 [1]
例如,还原剂过量时,HBr,H2S和HI分别将浓硫酸还原为不同物质。 [1]
还原剂量不同时,产物也可能有所不同。 [1]
(4)酸性
酸性位列二元酸之首的硫酸,在水溶液中分完全解离和非完全解离(两步)电离,硫酸氢根相当于中强电解质 [4]
H2SO4 → H+ + HSO4-
HSO4- ? H+ + SO42- Ka = 0.01
浓硫酸由于含水量极低,硫酸分子难以像稀硫酸般全部解离,但根据Franklin于1905年提出的酸碱溶剂理论,存在以下电离平衡 [5]
2H2SO4 ? H3SO4+ + HSO4- K283K = 1.7×10-4 mol2?kg2
2H2SO4 ? H3O+ + HS2O7- K283K = 3.5×10-5 mol2?kg2
H2SO4 + H2O ? H3O+ + HSO4- K283K = 1 mol?kg
H2SO4 + H2S2O7 ? H3SO4+ + HS2O7- K283K = 7.0×10-2 mol?kg
注:为克服由瑞典物理学家斯万特·奥古斯特·阿伦尼乌斯(Svante August Arrhenius,1859-1927)于1884年提出的经典酸碱理论的不足(仅限于水溶液),Franklin于1905年提出酸碱溶剂理论,将酸碱概念扩至非水溶液,其内容为在特定溶剂中,凡能解离产生阳离子者为酸,产生阴离子者为碱。
(5)构型
硫酸分子构型为四面体,硫氧单键的键长显著比共价单键短,原因是硫与氧形成σ键的同时,中心硫原子的d轨道与氧原子的p轨道相互交盖形成附加的(p-d)π键,S-O键因此在某种程度上具有双键的性质。
硫酸分子结构示意图
(6)其他
常温下,浓硫酸能使等金属钝化。主要原因是硫酸分子与这些金属反应生成致密的氧化物薄膜,防止硫酸分子继续与金属反应。
热的浓硫酸可将等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2,在这类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。
常压加热时,浓硫酸可以与除之外的所有金属(包括)反应,生成高价金属硫酸盐,本身被还原成SO2,S,H2S或金属硫化物
浓硫酸与铜的反应
(副反应有
等)
注:338℃的沸腾96%浓硫酸中,铂腐蚀速率0.4 mm/年以上;金的腐蚀速率则不超过0.04 mm/年。
Se + 2H2SO4 (浓、热) → H2SeO3 + 2SO2↑ + H2O
As4 + 6H2SO4 (浓、热) → 2As2O3 + 6SO2↑ + 6H2O
Ge + 4H2SO4 (浓、热) → Ge(SO4)2 + 2SO2↑ + 4H2O
Sn + 4H2SO4 (浓、热) → Sn(SO4)2 + 2SO2↑ + 4H2O
H2S + H2SO4(浓) → S↓ + SO2 + 2H2O
8HI + H2SO4(浓) → 4I2↓ + H2S + 2H2O
浓硫酸与浓硝酸的混合
与浓硫酸加水稀释类似,注硫酸入硝酸,混酸具有很强的氧化性,也常用于将类物质的羟基转化为硝酰氧基(硝酸酯) [2]

分子结构数据

播报
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浓硫酸的分子结构数据
名称
单位
数值
13.92
cm3/mol
44.5
等张比容(90.2 K)
148.8
dyne/cm
124.1
10-24·cm3
5.52

计算化学数据

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浓硫酸的计算化学数据
名称
数值
疏水参数计算参考值
-1.4
氢键供体数量
2
氢键受体数量
4
可旋转化学键数量
0
互变异构体数量
拓扑分子极性表面积(TPSA)
83
重原子数量
5
表面电荷
0
复杂度
81.3
同位素原子数量
0
确定原子立构中心数量
0
不确定原子立构中心数量
0
确定化学键立构中心数量
0
不确定化学键立构中心数量
0
共价键单元数量
1

毒理学数据

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急性毒性:LD50:80 mg/kg(大鼠经口);LC50:510 mg/m3,2小时(大鼠吸入);320 mg/m3,2小时(小鼠吸入)

生产

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铅室法

铅室法是早期的硫酸工业化生产方法(硝化法),以硫或含硫矿石(如硫铁矿FeS2)为原料。首先,在焚烧炉中燃烧生成二氧化硫;其次,在氮氧化物的催化下,二氧化硫被氧化为硫酸;最后,经蒸发浓缩在皿内可获得78 wt%的硫酸(否则硫酸浓度仅为65 wt%),如需提高浓度,需在制或瓷器制皿中进行 [5]
NO + 0.5O2 → NO2
SO2 + nH2O → SO2·nH2O
SO2·nH2O + NO2 → H2SO4·NO + (n-1)H2O
H2SO4·NO → H2SO4 + NO
4SO2 + 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HO-SO2ONO
2H2SO4·NO + NO2 → 2HO-SO2ONO + NO + H2O
3SO2 + 2HNO3(g) + 2H2O(l) → 3H2SO4(l) + 2NO↑
注:硝基磺酸遇水或其他物质易分解为硫酸氮氧化物
2HO-SO2ONO + H2O → H2SO4 + NO↑ + NO2
2HO-SO2ONO + SO2 + 2H2O → 2H2SO4·NO + H2SO4
HO-SO2ONO + HNO3 → H2SO4 + 2NO2 or N2O4
2NO2 ? N2O4
2HO-SO2ONO + SO2 + 2H2O → H2SO4 + 2SO5NH3
SO5NH3 → H2SO4 + NO
在生产过程中,理论上NO可循环使用,但NO2还原率并非100%,即还原产物可能是笑气(N2O)或氮气(N2)而非NO,因此需不时加入硝酸予以补充。

接触法

目前,工业化生产硫酸大多采用接触法,以黄铁矿硫磺、冶铁厂的烟道气为原料。首先,黄铁矿或硫磺在空气中焙烧生成SO2;其次,SO2在催化剂五氧化二钒(V2O5)的作用下(450 ℃左右)转化为SO3;然后,以98.3 wt%的浓硫酸吸收SO3可获得含SO3过量20%的发烟硫酸;最后,以92.5 wt%的硫酸稀释发烟硫酸,即可获得98.3 wt%的商品级浓硫酸。
4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
S + O2 → SO2
SO2 + 0.5O2 → SO3
SO3 + H2O → H2SO4
由于我国黄铁矿较少,各地在冶铁时愈发重视回收SO2以制取硫酸,以黄铁矿为原料的旧工艺逐步被淘汰。

湿硫酸法

湿硫酸法与接触法的原理大同小异,不同点是原料的选择上,湿硫酸法采用单质硫或硫化氢,与氧气燃烧可生成SO2,在V2O5的催化下可转化为SO3,与水汽接触后降温凝结即可制得硫酸。

应用

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硫酸作为极其重要的化工产品,其生产能力是一个国家化工水平高低的体现,硫酸近乎一半都用于化肥生产,此外还用于农药军工、燃料、染料、医药、化学纤维石油冶金等众多领域。
(1)生产磷酸、肥料:93%硫酸可用于制造磷酸,硫酸被用于制造硫酸钙,氟化氢以及磷酸,而磷酸又可用于制造磷肥。
Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 10H2O → 5CaSO4·2H2O + HF↑ + 3H3PO4
(2)造纸:硫酸亦可用于产生硫酸铝(造纸),硫酸铝在木浆纤维上与少量肥皂物发生反应,可形成含铝酸盐用以使纤维物凝固,形成较坚硬的表面。
Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O
(3)磺化剂:硫酸可作为亲电试剂进攻苯环引入磺酸基
H2SO4 + C6H6 → C6H5-SO3H + H2O
(4)电解质:硫酸用作汽车铅酸蓄电池电解质。
Pb + SO42- ? PbSO4 + 2e-
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4↓ + 2H2O
(5)催化剂:硫酸可作为尼龙合成、汽油提炼、酯化反应过程的催化剂。

市场

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价格

2023年上半年,全球经济增速放缓,中国经济正在恢复,硫酸下游市场表现不佳,上游行情持续低迷,硫酸价格偏弱运行 [7]

产量

2023年上半年全国硫酸总产量为5284.2吨,同比增长0.9%,由于春耕用肥的支撑,硫酸产量在3月份出现最高点;随着春耕结束,二季度的硫酸产量出现持续性减少,二季度产量比一季度下降6.4% [7]
2022年与2023上半年我国硫酸产量比较

进口

2023年上半年我国硫酸进口量上升,进口价格下降,据海关统计,2023年上半年我国进口硫酸17.5万吨,同比增加2.6万吨,增幅为17.4%,剔除高价酸的平均进口价格为18.8美元/吨,同比下降97.3美元/吨,降幅达83.8% [7]
2022年与2023上半年我国硫酸进口量比较
我国进口硫酸主要来自韩国,上半年从韩国进口的硫酸量占总进口量的91.3%,同比下降1.9百分点;其次是日本,进口量占总进口量的4.4%。

出口

2023年上半年,我国硫酸出口量受到世界经济复苏乏力、国际市场需求严重不足等影响大幅度下滑。据海关统计,2023年上半年我国出口硫酸103.2万吨,较2022年同期减少126.0万吨,降幅为55.0%;平均出口价格为16.7美元/吨,较2022年同期下降113.1美元/吨,降幅为87.2% [7]
2022年与2023上半年我国硫酸产量比较
我国出口硫酸主要流向了印尼、沙特智利,销往这3个国家的硫酸量分别占出口总量的29.6%、20.6%、19.9%。

稀硫酸

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区别

① 硫酸的浓稀概念有一个大概的标准:最高的发烟硫酸密度约为2 g/cm3,含游离的SO3约60%。一般地,密度为1.61 g/mL的硫酸称为浓硫酸(浓度70%以上),折合SO3含量达82%,浓度为18 mol/L;
② 而中等浓度的是指密度介于1.5 g/cm3~1.8 g/cm3之间,浓度分别介于9.2 mol/L~16 mol/L;
③ 而稀硫酸是指密度在1.5 g/mL以下,浓度在9.2 mol/L以下。

鉴别

(01)称重法
浓硫酸比稀硫酸密度大(98%的浓硫酸密度为1.84 g/mL),故在相同的体积下,较重者为浓硫酸。
(02)粘度法
浓硫酸是粘稠的液体,而稀硫酸则接近于水的粘度,所以将试剂瓶拿起摇动几下,就可看出哪个是浓硫酸,液体较满时可取少许于试管中振荡。但是在没有对照时不推荐使用。
(03)沸点法
硫酸是高沸点的酸,98%的浓硫酸沸点为338 ℃,故可取少许于试管中加热,先沸腾且有大量水蒸气产生的为稀硫酸(注意避免吸入蒸汽),因为会有少量酸液随水蒸出。难以沸腾的是浓硫酸。
(04)稀释法
将浓硫酸沿着器壁慢慢注入水里,并不断搅拌(切不可将水注入浓硫酸),稀释时放出大量热的是浓硫酸。
(05)铁铝法
分别取少许于试管中,加入铁丝或铝片,无现象的是浓硫酸,有气泡出现的是稀硫酸。因为浓硫酸在常温时可使铁、铝等金属表面快速氧化生成一种致密的氧化膜而发生“钝化”,但是如果在硫酸溶液中加入少量氯离子则会催化氧化膜的分解,一种说法是氯离子与氧化膜形成络合物,还有一种说法是认为氯离子半径小于氧化物分子间间隔,氯离子能进入氧化膜内部,继续参与反应。
(06)铜碳法
分别取两支试管,加入铜片木炭后,再分别加入酸,然后加热,能够产生刺激性气体的是浓硫酸。刺激性气体为二氧化硫
(07)胆矾法
分别取两支试管,加入胆矾少许,再分别加入酸,晶体溶解溶液变蓝色的是稀硫酸,晶体表面变白色的是浓硫酸,该过程既是物理变化又是化学变化。
(08)纤维素
分别用玻璃棒蘸取两种酸在纸或木材或棉布上画痕,一段时间后,表面脱水炭化变黑的是浓硫酸。
(09)蔗糖法
在小烧杯中加入约10 g蔗糖,滴入1 mL水后,再加入酸,能使蔗糖脱水炭化产生“黑面包”的是浓硫酸。此反应中利用浓硫酸与水放热促进反应发生,水作催化剂。
(10)露置法
浓硫酸具有吸水性,露置一段时间后,质量增加的是浓硫酸,稀硫酸可能因水挥发而质量减少。
(11)亚硝酸钠
在试管中加入少许工业用盐,然后分别加入酸,产生刺激性气体和红色气体的是浓硫酸,工业盐溶解无刺激性气体产生的是稀硫酸。刺激性气体主要是二氧化氮和二氧化硫。
(12)电导法
取两个碳棒作电极,插入酸中,电路中串联上小灯泡,用两节干电池构成闭合回路,小灯泡发光且较亮的是稀硫酸,因为浓硫酸中水较少,绝大部分硫酸分子没有电离,故自由移动的离子很少,导电性较差。但浓硫酸与能发生反应,所以应使用等惰性金属丝作电极。(注:浓硫酸因为自偶电离产生自由移动的离子而有较弱导电性,即
(13)氯化钠法
在两只试管中加入少许氯化钠(NaCl),然后分别加入酸,产生刺激性气味气体的是浓硫酸,氯化钠溶解无刺激性气味气体产生的是稀硫酸,原因是氯化钠与浓硫酸反应生成硫酸钠(Na2SO4)和有刺激性气味的气体氯化氢(HCl)。

安全与防护

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硫酸具有极高的腐蚀性,特别是高浓度硫酸,对环境有危害,对水体和土壤可造成污染,还可助燃,具强腐蚀性、强刺激性,侵入途径包括吸入、食入等,可致人体灼伤及皮肉碳化。
与易燃物(如)和有机物(如纤维素等)接触会发生剧烈反应,甚至引起燃烧。能与一些活性金属粉末发生反应,放出氢气。遇水大量放热,可发生沸溅。具有强腐蚀性。
高浓度的硫酸不光为强酸性,也具有强烈去水及氧化性质:除与肉体里的蛋白质及脂肪发生水解反应并造成严重化学性烧伤之外,它还会与碳水化合物发生高放热性去水反应并将其碳化,造成二级火焰性灼伤,对眼睛及皮肉造成极大伤害。
对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿角膜混浊,以致失明;引起呼吸道刺激,重者发生呼吸困难和肺水肿;高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成;严重者可能有胃穿孔腹膜炎、肾损害、休克等。皮肤灼伤轻者出现红斑、重者形成溃疡,愈后癍痕收缩影响功能。溅入眼内可造成灼伤,甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影响包括牙齿酸蚀症、慢性支气管炎肺气肿和肺硬化。

管制

根据《危险化学品安全管理条例》《易制毒化学品管理条例》,硫酸(易制毒-3)受公安部门管制 [3]

泄露

迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防酸碱工作服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄漏:用砂土、干燥石灰苏打灰混合。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。

操作

密闭操作,注意通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩),穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂、碱类、碱金属接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时,应把酸加入水中,避免沸腾和飞溅。

储存

储存于阴凉、通风的库房。库温不超过35 ℃,相对湿度不超过85%。保持容器密封。应与易(可)燃物、还原剂、碱类、碱金属、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

运输

本品铁路运输时限使用钢制企业自备罐车装运,装运前需报有关部门批准。铁路非罐装运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与易燃物或可燃物、还原剂、碱类、碱金属、食用化学品等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。

应急

如果不小心将硫酸滴在手上,立即用大量清水冲洗,并涂上浓度为3%左右的碳酸氢钠(NaHCO3)溶液,做完急救处理后,迅速到附近医院做灼伤处理,避免对皮肤有进一步伤害。

标准法规

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(01)电子级硫酸 GB/T 41881-2022;
(02)工业硫酸 GB/T 534-2014(代替GB/T 534-2002);
(03)化学试剂 硫酸 GB/T 625-2007(代替GB/T 625-1989);
(04)酸性电镀铜溶液分析方法 第3部分:电位滴定法测定硫酸的含量 HB/Z 5087.3-2004(代替HB/Z 5087.3-1978);
(05)电化学抛光溶液分析方法 HB/Z 5105.1~5105.3-2000;
(06)工业硫酸 含量的测定 双硫腙光度法 GB/T 11198.7-1989;
(07)工业硫酸 含量的测定 双硫腙光度法 GB/T 11198.9-1989;
(08)工业硫酸 含量的测定 古蔡法 GB/T 11198.6-1989;
(09)工业硫酸 含量的测定 电位滴定法 GB/T 11198.13-1989;
(10)工业硫酸 含量的测定 原子吸收分光光度法 GB/T 11198.8-1989;
(11)工业硫酸 含量的测定 邻菲罗啉分光光度法 GB/T 11198.3-1989;
(12)工业硫酸 含量的测定 原子吸收分光光度法 GB/T 11198.4-1989;
(13)工业硫酸 二氧化硫含量的测定 碘量法 GB/T 11198.12-1989;
(14)工业硫酸 含量的测定 冷原子吸收分光光度法 GB/T 11198.10-1989;
(15)工业硫酸 含量的测定 二乙基二硫代氨基甲酸银光度法 GB/T 11198.5-1989;
(16)工业硫酸 硫酸含量的测定和发烟硫酸中游离三氧化硫含量的计算 滴定法 GB/T 11198.1-1989;
(17)烷基苯磺酸中磺酸和硫酸含量的测定 HG/T 3614-1999;
(18)高铁硫酸锌溶液中硫酸含量的测定 酸碱滴定法 DB53/T 918-2019;
(19)-合金镀层及电镀锡-铋合金溶液分析方法 第6部分:酸碱滴定法测定硫酸含量 HB 20056.6-2011;
(20)锡-铋合金镀层及电镀锡-铋合金溶液分析方法 第7部分:电位滴定法测定硫酸含量 HB 20056.7-2011;
(21)铝合金硫酸阳极氧化溶液分析方法 电位滴定法测定游离硫酸和化合硫酸的含量 HB/Z 5104.1-1999。

生产事故

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(1)2005年青岛东方化工股份有限公司硫酸储罐破裂事故
2025-08-06,位于山东青岛的东方化工股份有限公司发生了一起硫酸储罐破裂事故。
事故起因是该公司在缺少设计和施工资质的情况下自行设计和制造硫酸储罐,并在施工过程中存在违规操作,导致一个1750 m3的硫酸储罐在正常使用过程中突然发生上下贯穿性破裂,罐内2800多吨硫酸泄漏,事故造成6名职工死亡,13人受轻伤 [9]
(2)2006年天津宜坤精细化工科技开发有限公司爆炸事故
2025-08-06,位于天津市的宜坤精细化工科技开发有限公司发生了一起硝化车间反应釜爆炸事故。
事故起因是5号硝化反应釜滴加浓硫酸速度控制不当,导致釜内化学反应热量迅速积聚并引发爆炸。这起事故造成了10人死亡、3人受伤 [8]
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