什么企业需要硫酸?
首先,得搞清楚什么是稀硫酸,什么是浓硫酸。 通常人们理解的“酸”就是指盐酸、硝酸等无水盐溶液;而广义的“酸”则是包括无机酸、有机酸在内的一类物质。其中,我们日常接触到的盐酸、硝酸等无机强酸,在化学中属于一元弱酸,其具有酸性的主要是因为氢离子的存在。
只要含有质子(H+)的物质,都有酸性。比如,一水合硫酸(H2SO4·H2O)是一种弱电解质,它带有很强的腐蚀性,但是比浓硫酸(98%的H2SO4)要温和得多,因为它的一部分氢离子已经被水屏蔽了,不会电离出来。所以,一水合硫酸被称为“稀硫酸”。 如果没有水分压住H+,它们就会到处跑,比如氨气通入硫酸溶液中会发生如下反应: NH3+H2SO4→NH4HSO4 这是一种中和反应,生成物是铵根离子和硫酸根离子,因为二者都是阴离子,不能大量共存所以形成沉淀。由于这个反应进行到底,故最终产物为硫酸铵[(NH4)2SO4]。 同理,当碱遇到浓硫酸时,也可以发生这种“中和”反应——只是生成物的种类不一而已。如果碱是一水合氨,则生成物是一水合氢氧化钠与硫酸胺;如果是氢氧化钾,则生成物是硫酸钾与一水合氨。
不过这种“湿法冶金”的方法由于受到原料价格、技术难度等因素的限制,目前已少用。 目前工业上利用的最广泛的“酸”是浓硫酸。这是因为,浓硫酸除含有少量结晶水和气体外,它的分子结构基本保持完整,因此具有很强的化学反应活性。正是由于浓硫酸的羟基被完全封闭,所以它具有极强的氧化性。例如,铁和铝都属于金属活动性较强的金属元素,它们和浓硫酸作用,主要是被浓硫酸氧化成更高价态的元素,发生如下的反应: 2Fe+6H2SO4(浓)= Fe2(SO4)3+3H2O 2Al+6H2SO4(浓)= Al2(SO4)3+3H²O 从上面两个反应可以看出,无论是铁还是铝,它们和浓硫酸作用,最后生成的硫酸盐不溶。正因为如此,我们可以采用“过滤”的方法,把反应混合物中的金属离子和硫酸根离子分离,从而得到纯净的金属氧化物。这就是冶炼金属的原理。