無機化学「硫酸の性質」濃硫酸と希硫酸

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硫酸にはさまざまな性質がありますので、色んな化学変化で登場する水溶液になります。濃硫酸と希硫酸でも性質が異なりますので、しっかりと覚えていきましょう。

濃硫酸の性質

濃度が質量パーセント濃度で90%以上の硫酸の水溶液を濃硫酸といいます。密度も1.8g/cm³と大きくずしりとした水溶液です。水溶液ですが含まれる水が非常に少なく、ほとんど電離していませんので強酸とは考えません。濃硫酸には次のような性質があります。

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不揮発性

濃硫酸の沸点は約300℃と高く気体になりにくい酸です。そのため、沸点が低い酸と加熱すると、塩酸やフッ化水素などを気体として取り出すことができます。

  • 塩化ナトリウム濃硫酸を加えて加熱する
    NaCl+H2SO4→NaHSO4+HCl↑
  • ホタル石CaF2濃硫酸を加えて加熱する
    CaF2+H2SO4→2HF↑+CaSO4

脱水作用

濃硫酸は、化合物に含まれるHやOHをH2Oの形で引き抜く脱水作用があります。スクロースやグルコースなどを脱水すると、後には炭素Cが残り黒くなるので炭化と呼ばれます。

  • ギ酸濃硫酸を入れて加熱する
    HCOOH→CO+H2O
  • グルコース濃硫酸を入れる
    C6H12O6→6C+6H2O

吸湿作用

濃硫酸は湿気を取り除くはたらきがある酸性の乾燥剤です。発生した気体が酸性中性の場合、濃硫酸を乾燥剤として使うことができます。塩基性の気体の場合には濃硫酸と反応してしまうので、乾燥剤として使えません。

  • 酸性の乾燥剤
    濃硫酸H2SO4 
    十酸化四リンP4O10
  • 中性の乾燥剤
    塩化カルシウムCaCl2
  • 塩基性の乾燥剤
    酸化カルシウムCaO
    ソーダ石灰CaO+NaOH

また、濃硫酸はH2Sの乾燥に使えません。濃硫酸が酸化剤、硫化水素H2Sは還元剤としてはたらいてしまうからです。

酸化作用

濃硫酸を加熱したものを熱濃硫酸といい強い酸化剤になります。熱濃硫酸はCuやAgなどイオン化傾向が小さい原子とも反応しSO2を発生します。反応する金属はCu~Agまでです。

  • 濃硫酸を加えて加熱する
    Cu+2H2SO4→CuSO4+SO2↑+2H2O

希硫酸

濃硫酸を水で薄めたものが希硫酸です。濃硫酸を水で薄めるときは大量の熱が出るため、水に濃硫酸を少しずつ加えて薄めます。

強酸性

濃硫酸は水が少なかったので電離しにくい状態でしたが、希硫酸にするとH2SO4が電離して強い酸性を示します。

希硫酸はイオン化傾向がH2より大きな金属と反応してH2を発生させます。

  • Zn+H2SO4→ZnSO4+H2

硫酸の性質 練習問題

正しいものは〇、間違っているものは×と書け。

  1. 濃硫酸は希硫酸よりも強い酸性を示す。
  2. 塩化ナトリウムに濃硫酸を加えると塩素が発生する。
  3. グルコースに濃硫酸を入れると炭化が起こる。
  4. 濃硫酸はアンモニアの乾燥剤として使える。
  5. 熱濃硫酸は水素を発生させながら銅を溶かす。
  6. 希硫酸をつくるときは水に濃硫酸をゆっくりと入れる。
  7. 希硫酸はイオン化傾向がH2より大きな金属と反応してH2を発生させます。

解答

  1. ×濃硫酸はほとんど電離していません
  2. ×塩化水素が発生します
  3. ×塩基性の気体の乾燥剤には使えません
  4. ×二酸化硫黄SO2を発生させます

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