劉鎮(zhèn)溢

摘 要：在目前的化工研究中，硫酸可以稱(chēng)為最重要的化工品之一。不同濃度的硫酸能夠表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)，也正是因?yàn)檫@些物理性質(zhì)使得硫酸有了更廣闊的應(yīng)用。在一千多年以前，人們就已經(jīng)意識(shí)到硫酸的重要性并開(kāi)始研究其制備方法。

關(guān)鍵詞：化學(xué)海波法硫酸制備硫磺

我國(guó)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(chēng)為綠礬油。到了現(xiàn)代，隨著化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)诠I(yè)上通常采取更加高效的接觸法制備硫酸。但是接觸法對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求比較苛刻，適宜大規(guī)模生產(chǎn)制備，不適宜日常實(shí)驗(yàn)室制備，無(wú)法解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的需求問(wèn)題。針對(duì)這種現(xiàn)象，我查閱了相關(guān)資料，經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)摸索最終得出能夠很好解決這類(lèi)問(wèn)題的硫酸制備法，希望能夠?yàn)閺V大化學(xué)實(shí)驗(yàn)工作者提供一些便利。[1]

隨著科技的不斷發(fā)展，化學(xué)這一領(lǐng)域越來(lái)越為人們所重視。在日常的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，硫酸一直處于一種必不可少的地位，雖然實(shí)驗(yàn)室會(huì)進(jìn)行統(tǒng)一采購(gòu)，但由于其獨(dú)特的性質(zhì)在使用過(guò)程中往往會(huì)存在供應(yīng)不及時(shí)等現(xiàn)象，同時(shí)采購(gòu)硫酸所需成本也較高，會(huì)產(chǎn)生一定程度的資源浪費(fèi)。在實(shí)驗(yàn)室工作的過(guò)程中，隨著自身對(duì)相關(guān)化學(xué)知識(shí)的熟悉度升高，我逐漸產(chǎn)生了自己制備硫酸的想法，我查閱了很多相關(guān)方面的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)目前實(shí)驗(yàn)室制備硫酸主要存在產(chǎn)率低、浪費(fèi)原材料等問(wèn)題。在經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)摸索之后，我總結(jié)出海波法制備硫酸這一方法，該方法具有節(jié)約資源、提高產(chǎn)率、降低成本等優(yōu)點(diǎn)，接下來(lái)我將對(duì)這一方法進(jìn)行詳細(xì)介紹，希望能夠?qū)?shí)驗(yàn)室中的硫酸制備起到一定幫助。[2]

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理

本次實(shí)驗(yàn)的主要目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器和材料探究制備濃硫酸的方法，以解決突發(fā)性實(shí)驗(yàn)室濃硫酸缺乏的問(wèn)題。其實(shí)驗(yàn)原理主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)離子方程式：S2O32-+2H+=S+SO2+H2O，S2O32-+2H+=S↓+H2SO3，S+O2點(diǎn)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(guò)氧化氫的氧化作用下生成硫酸根，再結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化成硫和硫酸，收集生成的硫并點(diǎn)燃，燃燒之后得到產(chǎn)物二氧化硫與水結(jié)合后產(chǎn)生硫酸根，再結(jié)合氫離子轉(zhuǎn)化成硫酸和水，最后蒸發(fā)一定體積的水得到濃硫酸。[3]

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.實(shí)驗(yàn)儀器與材料

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室蒸餾設(shè)備；（4）玻璃導(dǎo)管；（5）石棉網(wǎng)；（6）鐵架臺(tái)；（7）集氣瓶；（8）漏斗；（9）150ml燒杯。[4]

實(shí)驗(yàn)藥品：（1）硫代硫酸鈉；（2）濃磷酸（85%）；（3）過(guò)氧化氫（30%）。[5]

2.實(shí)驗(yàn)步驟

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

（2）在燒杯中倒入約2/3體積的過(guò)氧化氫溶液待用。

（3）將酒精噴燈放到鐵架臺(tái)下方并點(diǎn)燃酒精噴燈。

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

（5）將錐形瓶放到鐵架臺(tái)上加熱至少1.5小時(shí)（注意放置石棉網(wǎng)）。

（6）將漏斗從過(guò)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(shí)驗(yàn)的副產(chǎn)品，硫磺）拿出，過(guò)濾，洗滌，干燥，在這一過(guò)程中，由于加熱致使硫磺變成大塊固體，導(dǎo)致這一操作過(guò)程簡(jiǎn)單。

（8）把硫磺放入集氣瓶中點(diǎn)燃直到自然熄滅。

（9）將上一步用過(guò)的過(guò)氧化氫倒入集氣瓶中。

（10）將集氣瓶靜置3至5小時(shí)。

（11）重復(fù)點(diǎn)燃硫磺的實(shí)驗(yàn)，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(dāng)收集端呈酸性時(shí)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(shí)驗(yàn)的意義

這一制法的研究主要適用于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的需要，在日常實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，難免會(huì)遇到硫酸不足的情況，此時(shí)通過(guò)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(jiǎn)單的操作，但通過(guò)循環(huán)實(shí)驗(yàn)可以最大幅度的提高原材料的利用率，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物也能夠得到很好的應(yīng)用，最終得到產(chǎn)率較高的硫酸。在這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，所用原料均為廉價(jià)且易獲得的化學(xué)藥品，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的成本支出不造成影響，適合小范圍的硫酸制備。[7]

結(jié)語(yǔ)

隨著化學(xué)技術(shù)的更新發(fā)展，很多現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法逐漸被取代，在化學(xué)研究過(guò)程中，我們不僅要牢牢掌握接觸到的化學(xué)相關(guān)知識(shí)，還要學(xué)會(huì)舉一反三，將創(chuàng)新思維盡可能的貫穿于化學(xué)領(lǐng)域。在接觸化學(xué)之后，我發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)化學(xué)不只是學(xué)習(xí)他的基礎(chǔ)知識(shí)，更重要的是將知識(shí)融會(huì)貫通，進(jìn)而在化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題并通過(guò)實(shí)踐操作解決問(wèn)題，最終形成一種解決問(wèn)題的思維。最后，希望這一方法不僅能夠?qū)σ院蟮牧蛩嶂苽浞椒ǖ难芯刻峁┮恍┧悸?，同時(shí)還希望能夠?qū)Υ蠹业幕瘜W(xué)學(xué)習(xí)起到一定的啟迪作用。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉林，徐素芳，張運(yùn)海.接觸法制硫酸的微型化實(shí)驗(yàn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2016（12）：54.

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

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

[5]羅孟軍.二氧化硫性質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].高中數(shù)理化，2017（12）：50.

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