盐酸和硫酸，性质、用途以及概念辨析
作者： 日期：2023-05-25 来源： 关注：224
前几篇文章中介绍了几个物质分类的依据，以及复分解反应的基本情况。复分解反应实质上是电解质之间的反应，主要的研究对象是几个常见的阴、阳离子，学习这些常见的离子，是通过学习相对应的化合物（酸、碱、盐、金属氧化物）实现的。
因此，在整理有关复分解反应的题型之前，应该先对一些典型物质做一个了解，本文简略介绍了盐酸、硫酸的部分物理化学性质。
1.盐酸
1.1 佛山工业盐酸简介
盐酸是氯化氢气体的水溶液，无色，浓盐酸质量分数一般为37％，密度为1.2g/ml，这种浓度的盐酸挥发性极强，瓶口有挥发出的刺激性氯化氢气体，且与空气中的水蒸气结合为酸雾。
日常使用的稀盐酸，质量分数在10％左右。通常可以用HCl指代稀盐酸，但两者并不等价，考试时，建议填写中文名称“稀盐酸”。
盐酸是胃液的成分之一，为胃蛋白酶提供合适PH，能使蛋白质变性，利于消化，也可杀灭部分细菌；工业上，盐酸溶液常用于焊接前金属的清洗，它也是洁厕灵等烈性清洁剂的成分之一。
药物制备中，盐酸也是常客，含有HCl后其水溶性比较好，易于人体吸收，同时可以增强药物的稳定性。搜索含有盐酸的药物，结果如下：
盐酸舍曲林是一种治疗抑郁症的常用药物，其分子结构如下图所示，可以看出，氯化氢嵌入其分子结构，类似氨水分子中的水。
笔者小学时喜爱观看一部日本动画片《名侦探柯南》，其第112集《浴室密室杀人事件》中，凶手青岛全代利用洁厕剂中的盐酸（HCl）和消毒液中的次氯酸钠（NaClO）反应生成有毒的氯气（Cl2）杀死妹妹青岛美菜，近二十年过去了，仍记忆犹新。其反应原理为：
在新闻中，也常见因将两者混合而导致的中毒事件。
1.2 一个计算实例
现提供一组数据：在标准状态下（STP状态，0℃，1atm；气体溶解度与温度、压强有关，故需说明），氯化氢在水中的溶解度约为500L（气体溶解度一般指在1L溶剂中最多能溶解的体积），借此我们可以求出饱和时氯化氢的质量分数。
利用氯化氢解度计算得到的饱和氯化氢溶液质量分数可达45%，但该浓度盐酸不能稳定存在，市售浓盐酸质量分数为37%。
2.硫酸
2.1 佛山工业硫酸简介
硫酸一般指H2SO4的水溶液，也可指H2SO4分子本身。工业上使用硫铁矿（FeS2，二硫化亚铁）燃烧产生二氧化硫（SO2），然后利用氧气将其氧化为三氧化硫（SO3），再与水反应生成硫酸。其涉及的方程式有：
浓硫酸为无色粘稠液体，一般指质量分数为98%，密度为1.84g/ml的硫酸，其遇水放出大量热，因为工业硫酸密度大于水，在稀释时务必要将浓硫酸倒入缓慢水中，让其沉入水，并不断搅拌散热。
浓硫酸是很危险的酸，笔者的初中科学老师在做完稀释浓硫酸的实验后，让我们用手背触摸烧杯底，以感受稀释后释放的大量热。轮到我时，因没有做好心理准备，触碰烧杯后，手迅速缩回，造成烧杯中的硫酸少量溢出。
硫酸一部分贱到王老师的裤子上，一部分溅到我的本子上，我的本子有几页陆续变成灰白色、破碎（没有变黑，此时浓硫酸浓度在60％左右），而王老师的裤子也破裂而不能穿着了。在面对浓硫酸时，一定要小心谨慎。
如果较高浓度的硫酸溅到皮肤，应立即用大量水冲洗，如果有碳酸氢钠或者碳酸钠等弱碱性溶液，冲洗后涂上一些也有缓解疼痛的效果。如果疼痛剧烈，皮肤损伤严重，应该及时就医。
下图是在1滴浓硫酸中滴加清水后溶液温度的变化情况，大量水冲洗过程中，温度升高量完全可以忽略。
先用抹布抹去容易扩大伤害面积，延误除去浓硫酸的时机，是一种极为错误的做法。这种做法的初衷是避免浓硫酸直接遇水放热产生热而造成二次烫伤，而上图的温度图像告诉我们，少量浓硫酸释放的热量能被水及时带走，同时，实验室所用的三联水龙头水流很急，完全不必担心热量问题。
人教版初中化学教材早在2006年就已把“先用抹布拭去，再用大量水冲洗”更改为“立即用大量水冲洗”；而“先用抹布拭去”至今仍在浙江省中学生中广为流传，甚至现行教材也没有作出更正，实在是令人匪夷所思。
2.2浓硫酸的性质
除稀释时放出大量热外，浓硫酸常见的性质还有吸水性、脱水性、强腐蚀性、（氧化性）。
“吸水性”指浓硫酸将潮湿的或者晶体中的水分子吸出，使其变干燥的性质，可以是物理过程，也可以是化学过程。例如潮湿的氧气经过浓硫酸洗气后变得干燥，这个一个物理过程，而将蓝色的硫酸铜晶体悬挂在浓硫酸上方，隔夜后观察到晶体表面出现“白霜”，这是一个化学过程，这都是浓硫酸吸水性的体现。
浓硫酸吸水实验
“脱水性”是一种化学性质。有机物中通常含有碳、氢、氧三种元素，浓硫酸可以将其中的氢、氧原子以2:1的比例脱出，脱出的氢、氧原子恰好可以结合生成水，剩余物质含有大量的碳元素，显黑色，这个过程也称作“炭化”。
如图，卷纸的主要成分为纤维素，分子式为（C6H10O5）n，属于高分子糖类，浓硫酸使其中的氢、氧原子以2:1的比例脱出，浓硫酸遇到氢、氧原子结合生成的水而放热，又加速了这一脱水过程。
“腐蚀性”包含多种腐蚀方式，常见的有酸性腐蚀和氧化性腐蚀。
酸性腐蚀不是浓硫酸特有的性质，稀硫酸，其它种类的强酸均能产生酸性腐蚀。例如工业废气中的SO2遇水生成亚硫酸（H2SO3），亚硫酸被氧气氧化为硫酸，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对建筑物、金属制品造成酸性腐蚀。
氧化性腐蚀是浓硫酸这类氧化性酸特有的性质，氧化性不属于初中学习范畴，知道一些常见的氧化现象即可。例如铁、铝置于冷的浓硫酸中，不发生酸性腐蚀而发生氧化性腐蚀，在金属表面生成一层致密的金属氧化物膜（铁表面生成Fe3O4，铝表面生成Al2O3），这层膜使氧化性腐蚀不再进行，俗称钝化，因此，浓硫酸可用铁罐车运输。
浓硫酸、硝酸这类氧化性酸在体现氧化性时是比较复杂的，介绍其原理需要用到比较复杂的知识，初中阶段，我们以观察实验现象的方式粗略了解。
如上图的装置，向蔗糖固体中加入浓硫酸，观察到蔗糖迅速变黑炭化，与此同时，观察到第一支品红溶液褪色、酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，第二支品红不褪色、澄清石灰水变浑浊。
品红溶液因其颜色显“品红色”而得名，资料显示，它遇到SO2气体会褪色。浓硫酸在脱水的过程中，本身不会发生化学变化，因此使品红褪色的SO2气体不是在脱水时产生的，考虑到蔗糖炭化后产生了大量的碳单质，且放出大量热，浓硫酸有可能在加热的条件下与碳单质发生了化学反应。
酸性高锰酸钾溶液显紫红色，它具有强氧化性，能氧化固定SO2气体。气体经酸性高锰酸钾溶液洗气后，不再有SO2，因此第二支品红溶液不褪色。当气体通过澄清石灰水后，观察到澄清石灰水变浑浊，猜测烧瓶中还产生了CO2气体。
由上述实验现象，结合相关知识，可以推测浓硫酸与碳在加热时发生的反应方程式为：
硫酸不易挥发，在使用时不用像盐酸那样考虑挥发出的氯化氢气体对设备的腐蚀问题，它在工业中应用广泛，机械、石油、化工、纺织行业都有硫酸的身影。
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