【背景及概述】^[1][2][3]

濃硫酸為無色油狀液體，常用濃硫酸溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%，沸點(diǎn)為338℃，高沸點(diǎn)，難揮發(fā)，能奪取紙張、木材、布料、皮膚中的水分，生成黑色的碳，具有一定腐蝕性；能與水任意比例混溶，溶于水，劇烈反應(yīng)，常作某些氣體的干燥劑。硫酸是一種具有高腐蝕性的強(qiáng)礦物酸，一般為透明至微黃色，在任何濃度下都能與水混溶并且放熱。有時，在工業(yè)制造過程中，硫酸也可能被染成暗褐色以提高人們對它的警惕性。作為二元酸的硫酸在不同濃度下有不同的特性，而其對不同物質(zhì)，如金屬、生物組織、甚至巖石等的腐蝕性，都?xì)w根于它的強(qiáng)酸性，以及它在高濃度下的強(qiáng)烈脫水性、吸水性與氧化性。硫酸能對皮肉造成極大的傷害，因?yàn)樗藭高^酸性水解反應(yīng)分解蛋白質(zhì)及脂肪造成化學(xué)燒傷外，還會與碳水化合物發(fā)生脫水反應(yīng)并造成二級火焰性灼傷；若不慎入眼，更會破壞視網(wǎng)膜造成永久失明。故在使用時，應(yīng)做足安全措施。硫酸容易潮解，會吸取空氣中的水蒸氣。工業(yè)用濃硫酸含量一般為98%，但在不同行業(yè)應(yīng)用時通常需要稀釋到低濃度，如硫酸法二氧化氯發(fā)生工藝使用的硫酸原料通常需要60%左右或者77%左右，此濃度的硫酸的購買、運(yùn)輸、存儲均存在一定問題。目前常用硫酸稀釋設(shè)備存在以下問題：1）硫酸稀釋放熱可能導(dǎo) 致局部溫度過高，腐蝕設(shè)備，并且產(chǎn)生大量的酸霧影響環(huán)境。2）傳統(tǒng)搪瓷混合攪拌稀釋方法 熱點(diǎn)難控制，危險性高；屬于間歇性稀釋工藝，產(chǎn)品濃度難以控制并且耗能高，噪音大。3）其他形式硫酸稀釋器存在設(shè)備成本高、使用壽命短、維護(hù)困難或者耐酸能力低、易泄露等問題。

【稀釋方法】^[2]

一種濃硫酸稀釋方法，包括以下步驟：

1）濃硫酸和水分別通過濃硫酸流量計和水流量計進(jìn)入到濃硫酸稀釋器中，在濃硫酸稀釋器中進(jìn)行均勻混合并快速稀釋；

2）濃硫酸稀釋器將稀釋后的硫酸注入到稀釋硫酸冷卻器中進(jìn)行冷卻；

3）稀釋硫酸冷卻器將冷卻到常溫的稀硫酸注入到稀硫酸儲罐中待用；

4）濃硫酸稀釋器在稀釋過程中產(chǎn)生的硫酸霧進(jìn)入到硫酸霧捕集器中，硫酸霧捕集器對硫酸霧進(jìn)行冷卻處理，然后進(jìn)入到硫酸霧潔凈器 進(jìn)行潔凈處理，硫酸霧捕集器及硫酸霧潔凈器處理后生成的硫酸返回 到原濃硫酸中；

5）稀硫酸儲罐中的硫酸濃度自動分析儀可以對稀硫酸的濃度進(jìn)行測定并將測定結(jié)果通過信號輸出到自動調(diào)節(jié)器，自動調(diào)節(jié)器對濃硫酸自動調(diào)節(jié)閥或水自動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行開啟或關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)稀釋過程的連續(xù)生 產(chǎn)以及自動控制、調(diào)節(jié)。

【理化性質(zhì)】^[3]

1）與指示劑反應(yīng)。稀硫酸能使酚酞試液不變色，使紫色石磊試液變紅色。注意：是酸使指示劑顯示不同的顏色。

2）與金屬反應(yīng)：

條件：金屬活動順序表中H 前面的金屬。

例　

反應(yīng)類型：置換反應(yīng)。在此反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)了酸的氧化性，此氧化性較弱，只能把單質(zhì)鐵氧化成+2 價的Fe^{2 +}。

3）與堿性氧化物反應(yīng)

例

反應(yīng)類型：復(fù)分解反應(yīng)（反應(yīng)前后化合價沒有改變）。

4）與堿反應(yīng)，酸堿的中和反應(yīng)

例　

反應(yīng)類型：復(fù)分解反應(yīng)（反應(yīng)前后化合價沒有改變）。

5）與某些鹽反應(yīng)。

例　

【特性】^[3]

1. 濃硫酸的吸水性和脫水性

濃硫酸的吸水作用指的是，濃硫酸分子跟水分子強(qiáng)烈結(jié)合，生成一系列的水合物，如H₂SO₄ · H₂O(SO₃ ·2H₂O)，H ₂SO₄ · 2H ₂O(SO₃· 3H₂O)和H₂ SO₄ · 4H₂O(SO₃ · 5H₂O)。這些水合物很穩(wěn)定，所以濃硫酸是很好的干燥劑。它不但能吸收空氣中的水分，還能奪取結(jié)晶水合物中的結(jié)晶水。濃硫酸跟水生成水合分子的同時，會放出大量的熱。濃硫酸可將許多有機(jī)化合物(尤其是糖類如纖維素、蔗糖等)脫水。反應(yīng)時，按水分子中氫、氧原子數(shù)的比(2∶1)奪取這些有機(jī)物分子里的氫原子和氧原子。例如，濃硫酸跟蔗糖混合時，主要起脫水作用，同時濃硫酸又使游離出來的碳氧化而生成二氧化碳，它自身還原而生成二氧化硫， 反應(yīng)時放出的熱使水分蒸發(fā)。這些作用使有機(jī)物脫水后生成的碳的體積膨脹， 并呈疏松多孔狀。但是，濃硫酸使有機(jī)物脫水時，并不一定都有碳游離出來。例如， 用甲酸制取一氧化碳或用酒精制取乙烯時，雖然都用濃硫酸作脫水劑，但沒有碳游離出來。

2. 濃硫酸的氧化性

1）濃硫酸的氧化性和稀硫酸的氧化性的區(qū)別，稀硫酸的氧化性， 表現(xiàn)為酸的通性，即酸的氧化性，酸中的H⁺。而濃硫酸的氧化性，是濃H₂SO₄ 中硫元素的化合價從+6 價降低到+4 價，從而表現(xiàn)濃H₂SO4 的氧化性。

2）幾個具體的化學(xué)反應(yīng)

在此反應(yīng)中，1 mol 的銅與2 mol 的濃H2 SO4 發(fā)生了反應(yīng)。在2 mol 的濃H2 SO4 中，其中1 mol 的硫酸中S 元素的化合價沒有改變，而另外的1 mol 的硫酸，S的化合價發(fā)生了改變，從+6 價降低到+4 價。由此可見，濃硫酸在此反應(yīng)中，既表現(xiàn)了氧化性，又表現(xiàn)了酸性，即2 mol 的H₂SO₄ 中，1 mol 的硫酸作氧化劑，另1 mol 的硫酸作酸。在此反應(yīng)中 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硫酸的量會逐漸減少，濃硫酸會變成稀硫酸，反應(yīng)會逐漸停止。換句話說，在反應(yīng)中生成1 mo l 的SO₂，實(shí)際消耗的濃硫酸不止2 mol，肯定比2 mol 要多些。

在此反應(yīng)中，1 mo l 的碳與2 mol 的濃硫酸發(fā)生了反應(yīng)。在2 mol 的硫酸中，化合價均發(fā)生了改變， 硫元素從+6 價降低到+4 價。所以在此反應(yīng)中，2 mol 的濃硫酸均作氧化劑?？傊蛩嵩诜磻?yīng)過程中，到底顯示什么性質(zhì)，顯示酸性、吸水性或脫水性，還是顯示酸的氧化性或氧化性酸， 要根據(jù)具體的反應(yīng)來進(jìn)行分析。

【應(yīng)用】

濃硫酸因具有一定的脫水性，因此可用作干燥劑，化學(xué)上也可用作反應(yīng)溶劑等，同時廣泛應(yīng)用于化工等領(lǐng)域。

【主要參考資料】

[1] 章藝；薛平正；王永芳；金顯旺；傅士盛.一種濃硫酸連續(xù)自動稀釋裝置及稀釋方法. CN201310092943.7，日2013-03-21

[2] 夏憲章. 一種濃硫酸稀釋方法. CN101259955，申請日2007-3-6.

[3] 唐遠(yuǎn)志. 關(guān)于硫酸性質(zhì)的教學(xué)[J]. 凱里學(xué)院學(xué)報, 2007, 25(3): 106-107.（四(三苯基膦)鈀）