高中化学常见物质及性质

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. . 硫酸

硫酸是化学六大无机强酸(硫酸、硝酸、盐酸(氢氯酸)、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸)之一。

物理性质 硫酸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,这样含有SO3的硫酸称为"发烟硫酸"。 100%的硫酸熔沸点: 熔点10℃ 沸点290℃ 但是100%的硫酸并不是最稳定的,沸腾时会分解一部分,变为98.3%的浓硫酸,成为338℃(硫酸水溶液的) 恒沸物。加热浓缩硫酸也只能最高达到98.3%的浓度。

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,被脱水后生成浓硫酸的腐蚀性了黑色的炭(炭化)。 浓硫酸 如C12H22O11===12C + 11H2O (4)黑面包反应 在200mL烧杯中放入20g蔗糖,加入几滴水,搅拌均匀。然后再加入15mL质量分数为98%的浓硫酸,迅速搅拌。观察实验现象。 可以看到蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状的炭。

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) ==(加热)== CuSO4 + SO2↑+ 2H2O 2Fe + 6H2SO4(浓) ==== Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 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) ==(加热)== 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 NaCl(固)+H2SO4(浓)====NaHSO4+HCl↑ (常温) 2NaCl(固)+H2SO4(浓)====Na2SO4+2HCl↑ (加热) Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑ 再如,利用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气体。 ◎5酸性:制化肥,如氮肥、磷肥等 2NH3+H2SO4====(NH4)2SO4 Ca3(PO4)2+2H2SO4====2CaSO4+Ca(H2PO4)2 ◎6.稳定性:浓硫酸与亚硫酸盐反应 Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑

盐酸 盐酸,学名氢氯酸,是氯化氢(化学式:HCl)的水溶液,是一元酸。盐酸是一种强酸,浓盐酸具有极强的挥发性,因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看见酸雾,那是氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐酸小液滴。盐酸是一种常见的化学品,在一般情况下,浓盐酸中氯化氢的质量分数在37%左右。同时,胃酸的主要成分也是盐酸。

20℃时101.3 kPa下的数据主要成分:HCl 含量: 工业级 36%。 外观与性状: 无色或微黄色易挥发性液体,有刺激性气味。 一般实验室使用的盐酸. . 为0.1mol/L pH=1 一般使用的盐酸pH在2~3左右 (呈强酸性) 熔点(℃): -114.8(纯HCl) 沸点(℃): 108.6(20%恒沸溶液) 相对密度(水=1): 1.20 相对蒸气密度(空气=1): 1.26 饱和蒸气压(kPa): 30.66(21℃) 溶解性: 与水混溶,溶于碱液。 禁配物: 碱类、胺类、碱金属、易燃或可燃物。

其酸能与酸碱指试剂反应,紫色石蕊{(C7H7O4N)n}试剂与PH试纸变红色,无色酚酞{C20H14O4}不变色。 强酸性,和碱反应生成氯化物和水 HCl + NaOH = NaCl + H2O 能与大部分碳酸盐和碳酸氢盐(HCO3-)反应,生成二氧化碳,水 K2CO3 + 2HCl = 2KCl+ CO2↑ + H2O 能与活泼金属单质反应,生成氢气 Fe+ 2HCl =FeCl2+ H2↑ 能与金属氧化物反应,生成盐和水 MgO+2HCl=MgCl2+H2O 实验室常用盐酸于制取二氧化碳的方法 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 能用来制取弱酸 CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl 另外,盐酸能与硝酸银反应,生成不溶于稀硝酸的氯化银,氯化银不能溶于水,产生沉淀。 . . HCl+AgNO3===HNO3+AgCl↓ 电离方程式为:HCl===H++Cl- 其他方程式(离子方程式) Cl2 + H2O == Cl- + H+ + HClO Cl2 + 2OH- == Cl- + ClO- + H2O Cl2 + 2OH- == Cl- + ClO- + H2O Cl2 + 2I- == 2Cl- + I2 Cl2 + H2SO3 + H2O == 2Cl- + SO42- + 4H+ Cl2 + H2S == 2Cl- + 2H+ + S↓ Cl2 + 2Fe2+ == 2Fe3+ + 2Cl-(向FeBr2溶液中通入少量Cl2) 3Cl2 + 2Fe2+ + 4Br- == 2Fe3+ + 2Br2 + 6Cl-(足量Cl2) 2Cl2 + 2Fe2+ + 2Br- == 2Fe3+ + Br2 + 4Cl- (当n(FeBr2)/n(Cl2)= 1 :1时) 8Cl2 + 6Fe2+ + 10Br-== 6Fe3+ + 5Br2 + 16Cl- (当n(FeBr2)/n(Cl2)= 3 :4时) Cl2 + 2I- == 2Cl- + I2 Cl2 + 2I- == I2 + 2Cl-(向FeI2溶液中通入少量Cl2) 3Cl2 + 2Fe2+ + 4I-== 2Fe3+ + 2I2 + 6Cl- (足量Cl2) 4Cl2 + 2Fe2+ + 6I- == 2Fe3+ + 3I2 + 8Cl- (当n(FeI2)/n(Cl2)= 3 :4时) 2Cl- + 4H+ + MnO2== Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O Cl- + Ag+ == AgCl↓ . . ClO- + H+ == HClO(有漂白性) 2HCIO==(光照)2HCI+O2↑ ClO- + SO2 +H2O == 2H+ + Cl- + SO42- ClO- + H2O HClO + OH- 3ClO- === 2Cl- + ClO3- (加热时的ClO-的歧化反应)

硝酸 硝酸(球棍模型)硝酸(nitric acid)分子式HNO₃,是一种有强氧化性、强腐蚀性的无机酸,酸酐为五氧化二氮。硝酸的酸性较硫酸和盐酸小(PKa=-1.3),易溶于水,在水中完全电离,常温下其稀溶液无色透明,浓溶液显棕色。硝酸不稳定,易见光分解,应在棕色瓶中于阴暗处避光保存,严禁与还原剂接触。硝酸在工业上主要以氨氧化法生产,用以制造化肥、炸药、硝酸盐等,在有机化学中,浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。

存在与制备 自然界 自然界中的硝酸主要由雷雨天生成的一氧化氮形成。硝酸性质不稳定,因而无法在自然界长期存在,但硝酸的形成是氮循环的一环。自然界中硝酸的形成按如下步骤硝酸一氧化氮的生成 N₂ (g)+ O₂(g)——→ 2NO(g) 二. . 氧化氮的生成 N₂(g) + 2O₂(g)——→ 2NO₂ (g) 2NO(g)+ O₂(g)——→ 2NO₂ (g) 生成的二氧化氮溶于水中生成硝酸 3NO₂(g)+ H2O(l)——→ 2HNO₃(aq)+ NO(g) 工业合成 氨氧化法 硝酸工业与合成氨工业密接相关,氨氧化法是工业生产中制取硝浓硝酸酸的主要途径,其主要流程是将氨和空气的混合气(氧:氮≈2:1)通入灼热(760~840℃)的铂铑合金网,在合金网的催化下,氨被氧化成一氧化氮(NO)。生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮,随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。稀硝酸、浓硝酸、发烟硝酸的制取在工艺上各不相同。[4] 4NH₃(g)+ 5O₂(g)—Pt-Rh→ 4NO(g)+ 6H2O(g) 2NO(g)+ O₂(g)——→ 2NO₂ (g) 3NO₂(g)+ H2O(l)——→ 2HNO₃(aq)+ NO(g) 其它 工业上也曾使用浓硫酸和硝石制硝酸,但该法耗酸量大,设备腐蚀严重,现基本停止使用 NaNO₃(s)+ H2SO₄(l) ——→ NaHSO₄(s)+ HNO₃(g)

化学性质 酯化反应(esterification) 硝酸可以与醇发生酯化反应生成对应的硝酸酯,在机理上,硝酸参与的酯化反应过去被认为生成了碳正离子中间体,但现在许多文献将机理描述为费歇尔酯化硝酸反应(Fischer esterification),即“酸脱羟基醇脱氢”与羧酸的酯化机理相同。 硝酸的酯化反应被用来生产硝化纤维,方程式见下