酸：修订间差异

在中国，唐朝炼丹家孤刚子在其所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中就记载着“炼石胆取精华法”，即将[[wzh:胆矾|胆矾]]（又称石胆、曾青，<chem>CuSO4·5H2O</chem>，亦作<chem>[Cu(H2O)4]SO4·H2O</chem>）进行高温干馏，干馏后得到的气体产物经冷凝后得到一种液体，称为石胆精（即浓硫酸）：

 

<chem>CuSO4·5H2O \xlongequal{高温} CuO + SO3 (^) + 5H2O (^)</chem>

 

<chem>SO3 + H2O \xlongequal{} H2SO4</chem>

 

与之相似，西方中世纪炼金术士们将[[wzh:硫酸亚铁|绿矾]]（<chem>FeSO4·7H2O</chem>）放在玻璃曲颈甑，也就是一种原始的玻璃蒸馏烧瓶中进行高温干馏，干馏后得到的气体产物经冷凝后，最终得到一种油状液体（可能还需要在曲颈甑中对冷凝液体进行进一步蒸馏浓缩，以得到油状液体），有强腐蚀性，称作绿矾油（即浓硫酸）：

 

<chem>2(FeSO4·7H2O) \xlongequal{高温} Fe2O3 + SO2 (^) + SO3 (^) + 14H2O (^)</chem>

 

<chem>SO3 + H2O \xlongequal{} H2SO4</chem>

 

=== 工业制法 ===

鉴于我国缺乏天然硫磺矿，而硫铁矿资源却比较丰富的情况，常用隔绝空气给硫铁矿（<chem>FeS2</chem>）加强热的方法制取硫磺（<chem>S</chem>），即土法制硫磺，《天工开物》即有记载并沿用至今：

 

 

可燃烧硫磺、加热硫铁矿、闪锌矿（<chem>ZnS</chem>）、硫化汞（<chem>HgS</chem>）等获得<chem>SO2</chem>：

 

<chem>S + O2 \xlongequal{点燃} SO2</chem>

 

 

<chem>HgS + O2 \xlongequal{\vartriangle} Hg + SO2</chem>

 

==== 硝化法 ====

<chem>NO</chem>与<chem>O2</chem>反应生成<chem>NO2</chem>，<chem>SO2</chem>与<chem>NO2</chem>反应生成<chem>SO3</chem>，再与<chem>H2O</chem>反应可得浓度为70%左右的硫酸：

 

<chem>2NO + O2 \xlongequal{} 2NO2</chem>

 

 

<chem>SO3 + H2O \xlongequal{} H2SO4</chem>

 

或使用<chem>N2O3</chem>，生成的<chem>NO</chem>又迅速氧化生成<chem>NO2</chem>，再生成<chem>N2O3</chem>：

 

<chem>SO2 + N2O3 + H2O \xlongequal{} H2SO4 + 2NO</chem>

 

 

<chem>NO + NO2 \xlongequal{} N2O3</chem>

 

硝化法所得硫酸纯度较低，且无法除去<chem>NO</chem>及<chem>NO2</chem>，因此混有亚硝酸（<chem>HNO2</chem>）和硝酸（<chem>HNO3</chem>）：

 

<chem>NO + NO2 + H2O \xlongequal{} 2HNO2</chem>

 

<chem>3NO2 + H2O \xlongequal{} 2HNO3 + NO</chem>

 

实际上，可以将<chem>NO2</chem>看作催化剂。从理论上看，<chem>SO2</chem>的氧化是一个气相氧化过程，因此设计在中空的铅室中进行，<chem>Pb</chem>可以耐受浓度不太高的硫酸腐蚀。

实际上，<chem>Cr2O3</chem>、<chem>Fe2O3</chem>等都可以作为<chem>SO2</chem>催化氧化的催化剂，但这些催化剂的活化温度更高，<chem>SO2</chem>的转化率会下降，因此工业上不使用，但可以在实验室中使用。例如中学化学实验室中演示<chem>SO2</chem>的催化氧化，可将新制的<chem>Cr2O3</chem>或<chem>Fe2O3</chem>附着在石棉绒或者玻璃棉、玻璃纤维等载体上，再装填进硬质玻璃管、瓷管或者石英管中作为催化剂，并加以强热，同样可以收到一定的实验效果。

 

 

<chem>SO3</chem>与水的反应极其剧烈，将水直接加入固体<chem>SO3</chem>中，比将水倒入浓硫酸中的后果还要严重，无论是工业上还是实验室中都不能使用这种方法。如果直接溶于水中，就会释出大量热能，并形成硫酸雾，阻碍溶解过程，而且难以收集。

此外，<chem>SO3</chem>在硫酸中的溶解度比水高，因此工业上使用98.3%硫酸吸收<chem>SO3</chem>气体。吸收时，先是<chem>SO3</chem>与98.3%硫酸中的少量水反应，硫酸浓度增加，当硫酸浓度增加到100%之后，过量的<chem>SO3</chem>仍然可以溶解在100%硫酸中，生成发烟硫酸。再用92.5%的硫酸或水稀释，便继续形成98.3%的硫酸。所制得的硫酸会被冷却及储存：

 

<chem>H2SO4 + SO3 \xlongequal{} H2S2O7</chem>

 

<chem>H2S2O7 + H2O \xlongequal{} 2H2SO4</chem>

 

=== 实验室制法 ===

电解<chem>CuSO4</chem>溶液：

 

 

将<chem>H2S</chem>气体通入<chem>CuSO4</chem>中：

 

 

==== 电解<chem>MnSO4</chem>溶液法 ====

同样，由于<chem>SO4^{2-}</chem>不变，用多少<chem>MnSO4</chem>就能制多少硫酸。顺便得到<chem>MnO2</chem>，可以和<chem>SO2</chem>反应再生成硫酸。

 

<chem>MnSO4 + 2H2O \xlongequal{通电} MnO2 (v) + H2SO4 + H2 (^)</chem>

 

<chem>SO2 + 2H2O \xlongequal[MnO2]{通电} H2SO4 + H2 (^)</chem>

 

 

制取浓硫酸之后，将硫酸与<chem>NaCl</chem>加热反应，制取<chem>HCl</chem>。中文中通常不会把盐酸称为“氢氯酸”，正与其原始制法有关。应注意控制温度于\[650 \ {}^\circ \text{C}\]以下，否则产物<chem>Na2SO4</chem>会熔化。总方程式为：

 

<chem>H2SO4 + 2NaCl \xlongequal{\vartriangle} Na2SO4 + 2HCl (^)</chem>

 

该反应分为两部分，首先室温下即可发生：

 

<chem>H2SO4 + NaCl \xlongequal{} NaHSO4 + HCl (^)</chem>

 

如果<chem>NaCl</chem>过量，且温度超过\[200 \ {}^\circ \text{C}\]，会有进一步反应：

 

<chem>NaHSO4 + NaCl \xlongequal{\vartriangle} Na2SO4 + HCl (^)</chem>

 

==== 电解法 ====

电解饱和<chem>NaCl</chem>溶液，再燃烧<chem>H2</chem>和<chem>Cl2</chem>：

 

<chem>2NaCl + 2H2O \xlongequal{通电} 2NaOH + Cl2 (^) + H2 (^)</chem>

 

<chem>H2 + Cl2 \xlongequal{点燃} 2HCl</chem>

 

为了除去产物中未完全反应的<chem>Cl2</chem>，<chem>H2</chem>通常需要过量\[2－5 \%\]。