海波法制硫酸

劉鎮溢

摘 要：在目前的化工研究中，硫酸可以稱為最重要的化工品之一。不同濃度的硫酸能夠表現出不同的物理性質，也正是因為這些物理性質使得硫酸有了更廣闊的應用。在一千多年以前，人們就已經意識到硫酸的重要性并開始研究其制備方法。

關鍵詞：化學海波法硫酸制備硫磺

我國最早制備硫酸的方法主要包括膽礬法（CuSO4·5H2O）和綠礬法（FeSO4·7H2O），因此硫酸也可以俗稱為綠礬油。到了現代，隨著化學技術的發展，人們在工業上通常采取更加高效的接觸法制備硫酸。但是接觸法對實驗條件要求比較苛刻，適宜大規模生產制備，不適宜日常實驗室制備，無法解決實驗過程中產生的需求問題。針對這種現象，我查閱了相關資料，經過反復的實驗摸索最終得出能夠很好解決這類問題的硫酸制備法，希望能夠為廣大化學實驗工作者提供一些便利。[1]

隨著科技的不斷發展，化學這一領域越來越為人們所重視。在日常的化學實驗中，硫酸一直處于一種必不可少的地位，雖然實驗室會進行統一采購，但由于其獨特的性質在使用過程中往往會存在供應不及時等現象，同時采購硫酸所需成本也較高，會產生一定程度的資源浪費。在實驗室工作的過程中，隨著自身對相關化學知識的熟悉度升高，我逐漸產生了自己制備硫酸的想法，我查閱了很多相關方面的文獻，發現目前實驗室制備硫酸主要存在產率低、浪費原材料等問題。在經過反復的實驗摸索之后，我總結出海波法制備硫酸這一方法，該方法具有節約資源、提高產率、降低成本等優點，接下來我將對這一方法進行詳細介紹，希望能夠對實驗室中的硫酸制備起到一定幫助。[2]

一、實驗目的與原理

本次實驗的主要目的是通過實驗室現有儀器和材料探究制備濃硫酸的方法，以解決突發性實驗室濃硫酸缺乏的問題。其實驗原理主要表現為以下幾個離子方程式：S2O32-+2H+=S+SO2+H2O，S2O32-+2H+=S↓+H2SO3，S+O2點燃SO2，SO2+H2O=H2SO3，H2SO3+H2O2=H2SO4+3H2O。其中硫代硫酸鈉中的硫與磷酸中的氫離子在過氧化氫的氧化作用下生成硫酸根，再結合氫離子轉化成硫和硫酸，收集生成的硫并點燃，燃燒之后得到產物二氧化硫與水結合后產生硫酸根，再結合氫離子轉化成硫酸和水，最后蒸發一定體積的水得到濃硫酸。[3]

二、實驗過程

1.實驗儀器與材料

實驗器材：（1）100ml錐形瓶；（2）酒精噴燈（條件不許可改成煤氣灶也可以）；（3）實驗室蒸餾設備；（4）玻璃導管；（5）石棉網；（6）鐵架臺；（7）集氣瓶；（8）漏斗；（9）150ml燒杯。[4]

實驗藥品：（1）硫代硫酸鈉；（2）濃磷酸（85%）；（3）過氧化氫（30%）。[5]

2.實驗步驟

（1）首先是固定儀器，將錐形瓶與玻璃導管一端連接好，導管另一端與漏斗相連，檢查裝置氣密性，氣密性完好可進行下一步。

（2）在燒杯中倒入約2/3體積的過氧化氫溶液待用。

（3）將酒精噴燈放到鐵架臺下方并點燃酒精噴燈。

（4）將濃磷酸與硫代硫酸鈉以9：5的質量比放入錐形瓶中（注意，不要超過錐形瓶容積的三分之一），然后連接導管，將漏斗接入過氧化氫中。

（5）將錐形瓶放到鐵架臺上加熱至少1.5小時（注意放置石棉網）。

（6）將漏斗從過氧化氫中拿出，停止加熱，冷卻至室溫，拆卸儀器。

（7）講錐形瓶中的固體（實驗的副產品，硫磺）拿出，過濾，洗滌，干燥，在這一過程中，由于加熱致使硫磺變成大塊固體，導致這一操作過程簡單。

（8）把硫磺放入集氣瓶中點燃直到自然熄滅。

（9）將上一步用過的過氧化氫倒入集氣瓶中。

（10）將集氣瓶靜置3至5小時。

（11）重復點燃硫磺的實驗，直至所得到的硫磺用完。

（12）將集氣瓶中的液體蒸餾，可以在收集端滴加指示劑，當收集端呈酸性時停止蒸餾。[6]

（13）最后收集蒸餾后剩下的液體，即為所要制備的濃硫酸。

三、實驗的意義

這一制法的研究主要適用于實驗室實驗的需要，在日常實驗過程中，難免會遇到硫酸不足的情況，此時通過本文提供的方法可以快速獲得一定量的硫酸溶液。雖然只是幾步簡單的操作，但通過循環實驗可以最大幅度的提高原材料的利用率，使實驗過程中產生的副產物也能夠得到很好的應用，最終得到產率較高的硫酸。在這一實驗過程中，所用原料均為廉價且易獲得的化學藥品，對實驗室的成本支出不造成影響，適合小范圍的硫酸制備。[7]

結語

隨著化學技術的更新發展，很多現有的實驗方法逐漸被取代，在化學研究過程中，我們不僅要牢牢掌握接觸到的化學相關知識，還要學會舉一反三，將創新思維盡可能的貫穿于化學領域。在接觸化學之后，我發現學習化學不只是學習他的基礎知識，更重要的是將知識融會貫通，進而在化學學習過程中發現問題，提出問題并通過實踐操作解決問題，最終形成一種解決問題的思維。最后，希望這一方法不僅能夠對以后的硫酸制備方法的研究提供一些思路，同時還希望能夠對大家的化學學習起到一定的啟迪作用。

參考文獻

[1]張玉林，徐素芳，張運海.接觸法制硫酸的微型化實驗[J].中學化學教學參考，2016（12）：54.

[2]邵勇，陳林，朱龍.論降膜結晶法在高純硫酸制備中的重要性[J].化工設計通訊，2016，42（05）：77-78.

[3]沸騰爐焙燒鎳鉬礦制備硫酸的方法[J].中國鉬業，2015，39（02）：15.

[4]何為.用電化學方法氧化硫制備硫酸[J].合成化學，1995（02）：187-189.

[5]羅孟軍.二氧化硫性質實驗教學設計[J].高中數理化，2017（12）：50.

[6]王瑋.濃硫酸與銅反應及二氧化硫性質的實驗探究[J].中學化學教學參考，2017（04）：63.

[7]代慧.磷石膏通過雙極膜電滲析法制備硫酸的工藝及機理研究[D].貴州大學，2016.