補注區(qū)別濃硫酸和稀硫酸的方法

朱華英+劉懷樂

摘要：針對人教版高一化學(xué)必修一練習(xí)題“區(qū)別相同體積的濃硫酸和稀硫酸”，列舉分析了近30種較為簡易、實用、安全的鑒別方法。并對教學(xué)參考書上提供的個別方法提出了不同的看法。

關(guān)鍵詞：濃硫酸；稀硫酸；區(qū)別方法；實驗探究

文章編號：1005–6629（2015）1–0057–04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

人教版高一化學(xué)必修1第104頁有如下一道練習(xí)題：在2支試管中盛有相同體積的濃硫酸和稀硫酸，試設(shè)計簡單的方法區(qū)別它們。看看誰設(shè)計的方法最多，誰設(shè)計的方法最簡單，誰設(shè)計的方法最有創(chuàng)意。

按此要求，跟現(xiàn)行教材配套發(fā)行的《教師教學(xué)用書》第78～79頁，一共提供了10種方法供教師教學(xué)時參考。本文擬對濃硫酸和稀硫酸的區(qū)別方法做些補注。

1 教師對所區(qū)別的硫酸必須做到心中有數(shù)

下表列出了濃H2SO4和幾種常用稀H2SO4在15℃時的物理常數(shù)[1]。

不過筆者注意到，全國各地的化學(xué)試劑商店出售的分析純濃H2SO4，都是符合部頒標(biāo)準(zhǔn)GB/T625-1989，濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～98%。也就是說，我們實際用到的符合國家標(biāo)準(zhǔn)的試劑濃硫酸的濃度，一般都略低于教科書上說的濃H2SO4（ρ=1.84 g/cm3濃度為98%）。上表所列數(shù)據(jù)可供實驗者參考。其次，在實際區(qū)別時，實驗者切不可把稀H2SO4當(dāng)成是水！否則脫離實際。建議教師引導(dǎo)學(xué)生實際區(qū)別時一般以選用1：1～1：4的稀H2SO4為宜。

2 區(qū)別濃硫酸和稀硫酸方法補注

2.1 煮沸法

兩個小試管里，分別注入2mL濃H2SO4和2mL體積比為1：1～1：4的稀H2SO4，用同一個有穩(wěn)定小火焰的酒精燈，用同樣的手勢給液體加熱煮沸這兩種酸。筆者煮沸1：1的稀H2SO4用了45s，煮沸濃H2SO4用了95s（煮沸水約30s）。可見煮沸法是區(qū)別這兩種酸原理比較簡單，操作比較容易的一種方法。

還有比煮沸法更簡單的方法。

2.2 表面張力比較法

（1）濃H2SO4的表面張力比水大。同樣兩只滴管的管尖端懸一滴液體，體積小的是濃H2SO4，體積大的是稀H2SO4（如果是水滴，體積會更大些）。

（2）取兩個規(guī)格相同的小量筒，用同一個膠頭滴管，用相同的手勢取相同滴數(shù)的酸（如50滴、60滴、80滴均可）滴入量筒，體積小的是濃H2SO4，體積大的是稀H2SO4（如果是相同滴數(shù)的水，體積會更大些）。

注：1滴液體體積的大小跟兩種因素有關(guān)：一是液體的表面張力——表面張力大的，1滴液體體積小，表面張力小的，1滴液體的體積大；二是滴管尖端的口徑——口徑小的，1滴液體的體積小，口徑大的，1滴液體的體積相對較大。一般說來，標(biāo)準(zhǔn)酸堿滴定管，約是19～20滴/mL，1滴≈0.05mL；1mL水大約是19～20滴/mL；1mL濃H2SO4大約是39～41滴/mL。同體積的水與濃H2SO4的滴數(shù)比約是1：2；1體積稀H2SO4和濃H2SO4與水的體積關(guān)系理應(yīng)在1與2之間。

（3）在一塊玻璃片相隔2～3cm的A、B兩處，各滴下1滴酸液，玻片上被浸潤面積小的是濃H2SO4，浸潤面積大的是稀H2SO4。

2.3 密度比較法

（1）把兩個小試管插入盛滿水的大燒杯中，注入相同體積的兩種酸（如各10mL），試管下沉得深的是濃H2SO4，另一個是稀H2SO4（如圖1）。

（2）在托盤天平的左右兩個盤上各放一個相同大小的表面皿（或培養(yǎng)皿），調(diào)平天平后，用滴管分別注入相同體積（如兩滴管）的酸液，天平托盤下降明顯的是濃H2SO4，另一個是稀H2SO4。

2.4 吸水法

（1）在托盤天平的左右兩個盤上各放一個相同大小的表面皿，兩個表面皿分別都注入相同體積的兩種酸后，迅速把天平調(diào)平，觀察2min后，托盤下移的酸是濃H2SO4，另一個是稀H2SO4。（此法在北方冬季氣體干燥時可能不明顯-編者注）

（2）試管里注入2～3mL濃H2SO4，加入2～3滴飽和FeSO4溶液，逐漸析出大量白色FeSO4沉淀（FeSO4不溶于濃H2SO4）的是濃H2SO4，另外一個是稀H2SO4。

（3）按下表所列（示）順序操作，每個試管里都加入黃豆堆量大小有色固體（結(jié)晶水合物），當(dāng)各加入1滴管酸液，觀察在1～2min之后，如果有表內(nèi)所示顏色變化現(xiàn)象的是濃H2SO4，沒有顏色變化的是稀H2SO4。

（4）兩種盛H2SO4的試管都用膠塞密封好存放一些時間。如圖2所示，在插有單孔橡皮塞玻璃棒的一端，用棉線或膠圈固定好一片浸濕有紅色CoCl2溶液的濾紙，插入盛有酸液的試管密封好，經(jīng)過3～5min后，如果紅色試紙變成藍(lán)色的是濃H2SO4，沒有顏色變化的是稀H2SO4。

實驗者注意，浸濕濾紙片用的試劑最好用CoCl2的濃溶液，也可以用綠色的CuCl2濃溶液，不宜用藍(lán)色的CuSO4溶液。

（5）用溫度計水銀球一端沾取一點酸液，懸置在空氣中觀察溫度變化：溫度上升幅度較大的是濃H2SO4，溫度沒有變化或略有上升的是稀H2SO4。

2.5 脫水法

（1）在一片廢報紙的A、B兩處，分別滴加1～2滴液體，液體浸漬處迅即變黑的是濃H2SO4，沒變化的是稀H2SO4。

（2）用酸液把火柴梗（木條）浸濕，片刻后能使火柴梗變黑的是濃H2SO4，不能使火柴梗變黑的是稀H2SO4。

2.6 與纖維素反應(yīng)法

（1）選一片濾紙，或紅、藍(lán)色石蕊試紙，或pH試紙，在紙上滴1～2液體，濾紙或試紙被液體溶解的是濃H2SO4（濾紙暫不炭化，溶解出一個空洞），沒有這種現(xiàn)象的是稀H2SO4。

（2）兩個小試管里都注入約2mL液體，用玻璃棒送進(jìn)去酒精棉球那樣一丁點脫脂棉團(tuán)，振蕩試管，棉團(tuán)能被液體溶解（化了）的是濃H2SO4，棉團(tuán)沒有發(fā)生變化的是稀H2SO4。

2.7 氧化法

（1）用玻璃棒沾取半滴液體去浸濕火柴梗的藥頭，2～3s之后，能使火柴藥頭著火燃燒的是濃H2SO4，沒有這種現(xiàn)象發(fā)生的是稀H2SO4。原來，火柴藥頭中有KClO3，它與濃H2SO4接觸會發(fā)生下列反應(yīng)[2]：

3KClO3+2H2SO4=KClO4+2KHSO4+H2O+2ClO2

ClO2是一種強(qiáng)氧化劑，本身可燃燒，也極易使可燃的火柴梗燃燒。

（2）兩個試管里都放進(jìn)綠豆大小的KClO3晶體，用滴管注入幾滴液體，如果聽見試管里發(fā)出一連串爆炸聲音，那加入的這種液體就是濃H2SO4，而稀H2SO4沒有這種現(xiàn)象。反應(yīng)原理同前，這是濃H2SO4和KClO3反應(yīng)生成ClO2同時放熱發(fā)生爆炸所致。

（3）兩個試管里各放進(jìn)一丁點白色的KI晶體，用滴管各加入1～2滴液體把晶體浸濕，使白色晶體變成紫黑色的是濃H2SO4，不出現(xiàn)這種現(xiàn)象的是稀H2SO4。

2KI+3H2SO4=2KHSO4+I2+SO2↑+2H2O

（4）兩個試管分別注入1～2mL樣品酸，稍微加熱（不必煮沸），投入米粒大的NaBr（或KBr）晶體，溶液顯橙紅色并伴有白霧冒出管口的是濃H2SO4，沒有這種現(xiàn)象的是稀H2SO4。

NaBr+H2SO4=HBr↑+NaHSO4

2NaBr+3H2SO4=2NaHSO4+Br2+SO2↑+2H2O

（5）兩個試管分別注入1～2mL樣品酸，再分別滴入1～2滴飽和NaBr溶液，溶液顏色逐漸由淺紅變成橙紅的是濃H2SO4，無顏色變化的是稀H2SO4。

（6）兩個試管分別都注入2mL樣品酸液，分別放進(jìn)一片光亮的紫紅色Cu片，兩個試管都沒有什么現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)加熱酸液，酸液逐漸呈淺棕色—棕色—棕黑色的是濃H2SO4，沒有顏色變化的是稀H2SO4。

（7）兩個試管分別都注入2mL樣品硫酸，分別滴進(jìn)1～2滴飽和蔗糖溶液，逐漸呈棕色到棕褐色再到黑色的是濃H2SO4，另一個是稀H2SO4（飽和蔗糖溶液中的水與濃H2SO4混合時放熱，熱的濃度較大的稀硫酸仍然具有較強(qiáng)的氧化性）。

2.8 復(fù)分解反應(yīng)法

用石灰石粉區(qū)別：這或許是讀者不曾想到的。原來石灰石粉末與稀H2SO4反應(yīng)生成不溶性CaSO4（不溶于稀H2SO4），反應(yīng)一開始就趨于停滯狀態(tài)（產(chǎn)生CO2氣泡明顯要少）；而與濃H2SO4反應(yīng)生成可溶性Ca（HSO4）2而離開CaCO3，使反應(yīng)持續(xù)下去，產(chǎn)生CO2氣泡又多又快。

CaCO3+2H2SO4=Ca（HSO4）2+H2O+CO2↑

在兩個試管里，都裝入少量石灰石粉末，用滴管加入待區(qū)別酸液，反應(yīng)最激烈，產(chǎn)生大量氣泡的是濃H2SO4，產(chǎn)生氣泡相對較少的是稀H2SO4。

2.9 粘度法

兩個小試管里都裝入相同體積（如10mL）樣品硫酸，當(dāng)?shù)怪迷嚬馨岩后w全部倒出時，最容易倒出來，同時又流淌得干凈利索徹底的是稀H2SO4，那種像炒菜倒菜油一樣，流淌緩慢，甚至流淌成細(xì)線，最后1～2滴很難滴下的，是粘稠度較大的濃H2SO4。

2.10 H+氧化法

兩個試管里都注入2mL酸液，分別投入Zn粒，Zn被H+氧化立即冒氣泡的是稀H2SO4，不立即冒氣泡的是濃H2SO4。

3 給導(dǎo)電法的補注

按教材練習(xí)題要求，區(qū)別方法要操作簡單，有創(chuàng)意，即方法本身要看得見，摸得著，用得上，用得靈。以上合計總共羅列了除教師教學(xué)用書以外的近30種方法，未必都符合上述要求。讀者可以把你認(rèn)為操作簡單、最有創(chuàng)意的方法擇其善而用之。

筆者最后還想補注的就是對《教師教學(xué)用書》的區(qū)別方法（10）-導(dǎo)電法的一些認(rèn)識。

確有多處文獻(xiàn)報道說[3]：不含雜質(zhì)的100%的硫酸（所謂—水合SO3）幾乎是不傳導(dǎo)電流的。并由圖3可以看出，大約30%（1：4）的硫酸具有最好的導(dǎo)電性。

筆者實地考查了濃H2SO4的導(dǎo)電性實驗，那是一個一做就靈（導(dǎo)電）、沒有任何難度的實驗。

筆者認(rèn)為，我們教材提供的習(xí)題是“兩支試管中盛有相同體積的濃H2SO4和稀H2SO4”。這是一個非常實際的問題，誰能提供那種理論上真正100%的無水H2SO4呢？即使可以提供，在實際使用過程中，具有如此強(qiáng)烈吸水性的濃H2SO4能防止它吸收空氣中的水么？更何況我們實際能夠買到的濃H2SO4，只能是符合部頒標(biāo)準(zhǔn)的分析純的含H2SO4 95%～98%的濃H2SO4。一句話，現(xiàn)實中沒有100%的純硫酸。可見，即使是100%純H2SO4和我們可能提供給學(xué)生區(qū)別的濃H2SO4實際上都是可以導(dǎo)電的。所以《教師教學(xué)用書》推薦的用導(dǎo)電法區(qū)分濃H2SO4和稀H2SO4的方法是脫離實際的，不可取的。

參考文獻(xiàn)：

[1][蘇] Ю. B.卡爾雅金著.無機(jī)化學(xué)試劑手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1969：289～293.

[2]傅鷹著.大學(xué)普通化學(xué)（下冊）[M].北京：人民教育出版社，1982：327～328.

[3]Б.В.涅克拉索夫著.普通化學(xué)教程（中冊）[M].上海：商務(wù)印書館，1956：296.

[4]北京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室編.無機(jī)化學(xué)（下冊）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2003：50.

[5]陸英麟.無水硫酸能否導(dǎo)電[J].化學(xué)教育，1988，（4）：55.