浓硫酸的限制用途

浓硫酸的限制用途
浓硫酸的限制用途

浓硫酸的限制用途
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1.84g·cm-3,其物
质的量浓度为18.4mol·L-1.硫酸是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶.浓硫酸溶
解时放出大量的热,因此浓硫酸稀释时应该“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅.” 若将浓硫酸中继续通入
三氧化硫,则会产生"发烟"现象,这样超过98.3%的硫酸称为"发烟硫酸"
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.
⑴就硫酸而言,吸水性是浓硫酸的性质,而不是稀硫酸的性质.
⑵浓硫酸的吸水作用,指的是浓硫酸分子跟水分子强烈结合,生成一系列稳定的水合物,并放出大量 的热：H2SO4 + nH2O == H2SO4·nH2O,故浓硫酸吸水的过程是化学变化的过程,吸水性是浓硫酸的化学性 质.
⑶浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水（如空气中的水）,而且还能吸收某些结晶水合物（如CuSO4· 5H2O、Na2CO3·10H2O）中的水.
◆化学性质
◎1．脱水性
⑴就硫酸而言,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.
⑵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和氧原子.
⑶可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,其中蔗糖、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（碳化）.
浓硫酸 如C12H22O11===12C + 11H2O
◎2．强氧化性
⑴跟金属反应
①常温下,浓硫酸能使铁、铝等金属钝化.
②加热时,浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐,本身一般被还原成SO2
Cu + 2H2SO4(浓) ==== CuSO4 + SO3↑+ 2H2O
2Fe + 6H2SO4(浓) ==== Fe2(SO4)3 + 3SO3↑ + 6H2O
在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性.
⑵跟非金属反应
热的浓硫酸可将碳、硫、磷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.
C + 2H2SO4(浓) ==== CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O
S + 2H2SO4(浓) ==== 3SO2↑ + 2H2O
2P + 5H2SO4(浓) ==== 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O
⑶跟其他还原性物质反应
浓硫酸具有强氧化性,实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸.
H2S + H2SO4(浓) ==== S↓ + SO2↑ + 2H2O
2HBr + H2SO4(浓) ==== Br2↑ + SO2↑ + 2H2O
2HI + H2SO4(浓) ==== I2↑ + SO2↑ + 2H2O
◎3．难挥发性（高沸点）：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.
◎4.酸性：制化肥,如氮肥、磷肥等
2NH3+H2SO4====(NH4)2SO4
Ca3(PO3)2+2H2SO4====2CaSO4+Ca(H2PO4)
◎5.稳定性：浓硫酸与亚硫酸盐反应
Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑
■稀硫酸
◆物理性质
无色无嗅透明液体,密度1.84,沸点290 ℃.
◆化学性质
◎可与多数金属（比铜活泼）氧化物反应,生成相应的硫酸盐和水；
◎可与所含酸根离子氧化性比硫酸根离子弱的盐反应,生成相应的硫酸盐和弱酸；
◎可与碱反应生成相应的硫酸盐和水；
◎可与氢前金属在一定条件下反应,生成相应的硫酸盐和氢气；
◎加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解.
■实验室硫酸制法
可以用FeSO4.7H2O加强热,用冰水混合物+U型管冷凝即可,用NaOH吸收SO2,理论可得29.5%的H2SO4
关键在于尾气吸收.
■其他硫酸制备工艺
1、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法
2、采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺
3、草酸生产中含硫酸废液的回收利用
4、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺
5、从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法
6、从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法
7、从制备2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法
8、催化氧化回收含有机物废硫酸的方法
9、电瓶用硫酸生产装置
10、二氧化硫源向硫酸的液相转化方法
11、沸腾炉焙烧硫磺制备硫酸的方法
12、沸腾炉掺烧硫磺生产装置中稀酸的回收利用
13、高浓二氧化硫气三转三吸硫酸生产方法
14、高温浓硫酸液下泵耐磨轴套
15、高效阳极保护管壳式浓硫酸冷却器
16、节能精炼硫酸炉装置
17、精苯再生酸焚烧制取硫酸的方法
18、利用废硫酸再生液的方法和装置
19、利用含硫化氢的酸性气体与硫磺联合制取高浓度硫酸
20、利用含硫化氢的酸性气体制取高浓度硫酸
■工业硫酸的制作工艺
从工业废气或其他渠道收集SO2,将其氧化为SO3,在用稀硫酸反复吸收得到浓度高于98％的工业浓硫酸．
■提纯工艺
可将工业浓硫酸进行蒸馏,便可得到浓度95％－98％的商品硫酸．
固体硫酸 ：是粉末制剂的固体酸类,可以替代硫酸的常规酸洗工艺,主要用于清除各种钢铁、不锈钢、铜、铝等金属零件及其设备表面的锈、氧化皮、水垢、灰垢等污物,特别是钢铁热扎、冷扎过程中生成的高温难清除氧化皮,清洗效果可以跟硫酸酸洗相媲美,最终使产品表面清洁干净；清洗过程中没有烟雾产生,大大改善生产环境；对金属的几乎没有腐蚀,对操作人员、设备、环境没有任何危害.
■所需药品
盐酸,氯化钡
■检验方法
使用特效试剂氯化钡（BaCl2）和排除干扰试剂盐酸（HCl）.向待测物溶液滴入几滴BaCl2溶液和几滴HNO3（或HCl）溶液,震荡,如果产生白色沉淀,则它是硫酸.
■反应原理
◆硫酸根离子跟钡离子能生成不溶于硝酸（或盐酸）的白色硫酸钡沉淀.例如：
H2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2HCl
Na2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2NaCl
◆其他阴离子也有跟钡离子生成白色沉淀的.例如：
Na2CO3+BaCl2====BaCO3↓+2NaCl
BaCO3外观为白色沉淀与BaSO4不易区分,但它能跟盐酸（HCl）反应而溶解.
BaCO3+2HNO3====Ba(NO3)2+CO2↑+H2O
BaCO3+2HCl====BaCl2+CO2↑+H2O
■总括
硫酸是基本化学工业中重要产品之一.它不仅作为许多化工产品的原料,而且还广泛地应用于其他的国民经济部门.它的应用范围日益扩大,需要数量日益增加.兹将硫酸在国民经济中的作用分述如下.
■为农业生产服务
◆用于肥料的生产硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）这两种化肥的生产都要消耗大量的硫酸.
2nh3+h2so4====(nh4)2so4
每生产一吨硫酸铵,就要消耗硫酸（折合成100%计算）760kg,每生产一吨过磷酸钙,就要消耗硫酸360kg.
◆用于农药的生产许多农药都要以硫酸为原料如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂,硫酸铊可作杀鼠剂,硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂.最普通的杀虫剂,如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的生产都需用硫酸.前者每生产1t,需消耗20%发烟硫酸1.4t后者每生产1t,需消耗硫酸36kg.为大家所熟悉的滴滴涕,每生产1t需要20%发烟硫酸1.2t.
■为工业生产服务
◆用于冶金工业和金属加工在冶金工业部门,特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸.例如用电解法精炼铜、锌、镉、镍时,电解液就需要使用硫酸,某些贵金属的精炼,也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属.在钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前,都必须用硫酸清除钢铁表面的氧化铁.在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材,都必须每轧一次用硫酸洗涤一次.另外,有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进行镀锌之前,都要经过用硫酸进行酸洗手续.在某些金属机械加工过程中,例如镀镍、镀铬等金属制件,也需用硫酸来洗净表面的锈.在黑色冶金企业部门里,需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5%～6%,而每吨钢材的酸洗,约消费98%的硫酸30kg～50kg.
◆用于石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产过程中,都需要浓硫酸精炼,以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物.每吨原油精炼需要硫酸约24kg,每吨柴油精炼需要硫酸约31kg.石油工业所使用的活性白土的制备,也消耗不少硫酸.
◆用于其他化工生产和其他工业部门许多化工生产都需要使用硫酸.例如,在浓缩硝酸中,以浓硫酸为脱水剂；氯碱工业中,以浓硫酸来干燥氯气、氯化氢气等；无机盐工业中,如冰晶石(na3alf6)、硼砂(na2b4o7·10h2o)、磷酸三钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备都要用硫酸.许多无机酸如磷酸、硼酸、铬酸(h2cro4,有时也指cro3)、氢氟酸、氯磺酸(clso3h)；有机酸如草酸[(cooh)2]、醋酸等的制备,也常需要硫酸作原料.此外炼焦化学工业（用硫酸来同焦炉气中的氨起作用副产硫酸铵）、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业（有机溶剂的制备）、工业炸药和铅蓄电池制造业等等,都消耗相当数量的硫酸.
■对解决人民“穿”与“用”等问题所起的作用
◆用于化学纤维的生产为人民所熟悉的粘胶丝,它需要使用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固浴.每生产1t粘胶纤维,需要消耗硫酸1.2t～1.5t,每生产1t维尼龙短纤维,就要消耗98%硫酸230kg,每生产1t卡普纶单体,需要用1.6t20%发烟硫酸.此外,在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤维等化学纤维生产中,也使用相当数量的硫酸.

◆用于化学纤维以外的高分子化合物生产塑料等高分子化合物,在国民经济中越来越占有重要的地位.每生产1t环氧树脂,需用硫酸2.68t,号称“塑料王”的聚四氟乙烯,每生产1t,需用硫酸1.32t；有机硅树胶、硅油、丁苯橡胶及丁腈橡胶等的生产,也都要使用硫酸.
◆用于染料工业几乎没有一种染料（或其中间体）的制备不需使用硫酸.偶氮染料中间体的制备需要进行磺化反应,苯胺染料中间体的制备需要进行硝化反应,两者都需使用大量浓硫酸或发烟硫酸.所以有些染料厂就设有硫酸车间,以配合需要.
◆用于日用品的生产生产合成洗涤剂需要用发烟硫酸和浓硫酸.塑料的增塑剂（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯）、赛璐珞制品所需的原料硝化棉,都需要硫酸来制备.玻璃纸、羊皮纸的制造,也需要使用硫酸.此外,纺织印染工业、搪瓷工业、小五金工业、肥皂工业、人造香料工业等生产部门,也都需要使用硫酸.
◆用于制药工业磺胺药物的制备过程中的磺化反应,强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反应,都需用硫酸.此外,许多抗生素的制备,常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素b2、b12及维生素c、某些激素、异烟肼、红汞、糖精等的制备,无不需用硫酸.
■对巩固国防方面所起的作用
某些国家硫酸工业的发展,曾经是和军用炸药的生产紧密连结在一起的.无论军用炸药（发射药、爆炸药）或工业炸药,大都是以硝基化物或硝酸酯为其主要成分.主要的有硝化棉、三硝基甲苯(tnt)、硝化甘油、苦味酸等.虽然这些化合物的制备是依靠硝酸,但同时必须使用浓硫酸或发烟硫酸.
■与原子能工业及火箭技术的关系
原子反应堆用的核燃料的生产,反应堆用的钛、铝等合金材料的制备,以及用于制造火箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的钛合金,都和硫酸有直接或间接的关系.从硼砂制备硼烷的过程需要多量硫酸.硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料.硼烷又用做制备硼氢化铀用来分离铀235的一种原料. 由此可见,硫酸与国防工业和尖端科学技术都有着密切的关系.
■农业土质方面
在农业生产中,越来越多地采用硫酸改良高pH值的石灰质土壤.过去20年来,尿素-硫酸肥料的产量大幅度提高并在美国西部诸州的土壤中广泛施用.将硫酸注入牛奶场湖泊,改变湖水pH值,可解决圈养牲畜过程产生的若干空气和水质问题,将硫酸施入农用土壤和水中,其主要作用是溶解钙、镁的碳酸盐和碳酸氢盐.这些钙、镁盐然后取代可交换的钠盐,钠盐随后用水浸洗除去.当碳酸盐和碳酸氢盐被分解后,硫酸与更惰性的物质反应,释放出磷、铁等植物养分.简单地降低土壤的pH值可引起许多元素溶解度的变化,提高它们对植物的效力.在高pH值的石灰质土壤上施用硫酸,可使植物更加健壮,收成增加.
■急救措施
◆皮肤接触： 立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟,然后涂抹碳酸氢钠（俗名小苏打）.就医.
◆眼睛接触： 立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟.就医.
◆吸入： 迅速脱离现场至空气新鲜处.保持呼吸道通畅.如呼吸困难,给输氧.如呼吸停止,立即进行人工呼吸.就医.
◆食入： 用水漱口,给饮牛奶或蛋清.就医.
◆注意:身防止皮肤直接接触.用棉布先吸去皮肤上的硫酸,再用大量流动清水冲洗,最后用0.01%的苏打水(或稀氨水)浸泡.切勿直接冲洗!
■消防措施
◆危险特性： 遇水大量放热, 可发生沸溅.与易燃物（如苯）和可燃物（如糖、纤维素等）接触会发生剧烈反应,甚至引起燃烧.遇电石、高氯酸盐、雷酸盐、硝酸盐、苦味酸盐、金属粉末等猛烈反应,发生爆炸或燃烧.有强烈的腐蚀性和吸水性.
◆有害燃烧产物：二氧化硫.
◆灭火方法： 消防人员必须穿全身耐酸碱消防服.
◆灭火剂：干粉、二氧化碳、砂土.避免水流冲击物品,以免遇水会放出大量热量发生喷溅而灼伤皮肤.
■泄漏应急处理
应急处理： 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、干燥石灰或苏打灰混合.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.
■危险性概述
◆健康危害： 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：牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化.
环境危害： 对环境有危害,对水体和土壤可造成污染.
◆燃爆危险： 本品助燃,具强腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤.
■操作处置
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.
■废弃处置
废弃处置方法： 缓慢加入碱液－石灰水中,并不断搅拌,反应停止后,用大量水冲入废水系统.
■运输注意相关
◆危险货物编号： 81007
◆UN编号： 1830
◆包装类别： O51
◆包装方法： 耐酸坛或陶瓷瓶外普通木箱或半花格木箱；磨砂口玻璃瓶或螺纹口玻璃瓶外普通木箱.
◆运输注意事项： 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、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.
化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第8.1 类酸性腐蚀品.
据我国科学家考证,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.若用化学方程式表示则为：
CuSO4·5H2O====CuSO4＋5H2O
CuSO4====CuO＋SO3↑
SO3＋H2O====H2SO4
这一发现比西方早五六百年.
孤刚子不仅用这种硫酸分解过金矿,而且还发现了硫酸参与的许多惊奇的变化,如他知道稀硫酸对铜不能腐蚀的性质.
8世纪阿拉伯炼金家贾比尔发现,将硝石和绿矾一起蒸馏,所得气体溶于水得硫酸.后来人们还发现某些矿泉中有浓厚的硫磺味道,可治疗皮肤病,这是因为河水长期接触硫铁矿（FeS2）等,被缓慢氧化成微量H2SO4,使河水味道发酸.这个变化可表示为：
2FeS2＋7O2＋2H2O ====2H2SO4＋2FeSO4
至于用硫磺燃烧（通过铅室法）制硫酸,则是17世纪以后的事,而用接触法制硫酸则更是19世纪以后才出现的.