高中化学常见物质及性质

硫酸

硫酸是化学六大无机强酸（硫酸、硝酸、盐酸（氢氯酸）、氢溴酸、氢碘酸、高氯酸）之一。

物理性质

硫酸浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。” 若将浓硫酸中继续通入三氧化硫,则会产生"发烟"现象,这样含有SO3的硫酸称为"发烟硫酸"。

100%的硫酸熔沸点：

熔点10℃

沸点290℃

但是100%的硫酸并不是最稳定的，沸腾时会分解一部分，变为98.3%的浓硫酸，成为338℃（硫酸水溶液的）恒沸物。加热浓缩硫酸也只能最高达到98.3%的浓度。

化学性质

1.脱水性

⑴就硫酸而言，脱水性是浓硫酸的性质，而非稀硫酸的性质，即浓硫酸有脱水性且脱水性很强。

⑵脱水性是浓硫酸的化学特性，物质被浓硫酸脱水的过程是化学变化的过程，反应时，浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比（2∶1）夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。

⑶可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成浓硫酸的腐蚀性了黑色的炭（炭化）。浓硫酸如C12H22O11===12C + 11H2O

(4)黑面包反应在200mL烧杯中放入20g蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀。然后再加入15mL质量分数为98%的浓硫酸，迅速搅拌。观察实验现象。可以看到蔗糖逐渐变黑，体积膨胀，形成疏松多孔的海绵状的炭。

2．强氧化性

⑴跟金属反应

①常温下，浓硫酸能使铁、铝等金属钝化。

②加热时，浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应，生成高价金属硫酸盐，本身一般被还原成SO2

Cu + 2H2SO4(浓) ==(加热)== CuSO4 + SO2↑+ 2H2O

2Fe + 6H2SO4(浓) ==== Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

在上述反应中，硫酸表现出了强氧化性和酸性。

⑵跟非金属反应

热的浓硫酸可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为SO2。在这类反应中，浓硫酸只表现出氧化性。

C + 2H2SO4(浓) ==(加热)== CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O

S + 2H2SO4(浓) ==== 3SO2↑ + 2H2O

2P + 5H2SO4(浓) ==== 2H3PO4 + 5SO2↑ + 2H2O

⑶跟其他还原性物质反应

浓硫酸具有强氧化性，实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸。

H2S + H2SO4(浓) ==== S↓ + SO2↑ + 2H2O

2HBr + H2SO4(浓) ==== Br2↑ + SO2↑ + 2H2O

2HI + H2SO4(浓) ==== I2↑ + SO2↑ + 2H2O

3．难挥发性（高沸点）

制氯化氢、硝酸等（原理：利用难挥发性酸制易挥发性酸）如，用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体

NaCl（固）+H2SO4（浓）====NaHSO4+HCl↑ (常温）

2NaCl（固）+H2SO4（浓）====Na2SO4+2HCl↑ （加热）

Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑

再如，利用浓盐酸与浓硫酸可以制氯化氢气体。

◎5酸性：制化肥，如氮肥、磷肥等

2NH3+H2SO4====(NH4)2SO4

Ca3(PO4)2+2H2SO4====2CaSO4+Ca(H2PO4)2

◎6.稳定性：浓硫酸与亚硫酸盐反应

Na2SO3+H2SO4====Na2SO4+H2O+SO2↑

盐酸

盐酸，学名氢氯酸，是氯化氢（化学式：HCl）的水溶液，是一元酸。盐酸是一种强酸，浓盐酸具有极强的挥发性，因此盛有浓盐酸的容器打开后能在上方看见酸雾，那是氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐酸小液滴。盐酸是一种常见的化学品，在一般情况下，浓盐酸中氯化氢的质量分数在37%左右。同时，胃酸的主要成分也是盐酸。

20℃时101.3 kPa下的数据主要成分：HCl 含量: 工业级 36％。外观与性状：无色或微黄色易挥发性液体，有刺激性气味。一般实验

室使用的盐酸为0.1mol/L pH=1 一般使用的盐酸pH在2~3左右（呈强酸性）熔点(℃)： -114.8(纯HCl) 沸点(℃)：108.6(20%恒沸溶液) 相对密度(水=1)： 1.20 相对蒸气密度(空气=1)： 1.26 饱和蒸气压(kPa)：30.66(21℃) 溶解性：与水混溶，溶于碱液。禁配物：碱类、胺类、碱金属、易燃或可燃物。

其酸能与酸碱指试剂反应，紫色石蕊{(C7H7O4N)n}试剂与PH试纸变红色，无色酚酞{C20H14O4}不变色。

强酸性，和碱反应生成氯化物和水

HCl + NaOH = NaCl + H2O

能与大部分碳酸盐和碳酸氢盐（HCO3-）反应，生成二氧化碳，水

K2CO3 + 2HCl = 2KCl+ CO2↑ + H2O

能与活泼金属单质反应,生成氢气

Fe+ 2HCl =FeCl2+ H2↑

能与金属氧化物反应,生成盐和水

MgO+2HCl=MgCl2+H2O

实验室常用盐酸于制取二氧化碳的方法

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

能用来制取弱酸

CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl

另外，盐酸能与硝酸银反应，生成不溶于稀硝酸的氯化银，氯化银不能溶于水，产生沉淀。

HCl+AgNO3===HNO3+AgCl↓

电离方程式为：HCl===H++Cl-

其他方程式（离子方程式）

Cl2 + H2O == Cl- + H+ + HClO

Cl2 + 2OH- == Cl- + ClO- + H2O

Cl2 + 2OH- == Cl- + ClO- + H2O

Cl2 + 2I- == 2Cl- + I2

Cl2 + H2SO3 + H2O == 2Cl- + SO42- + 4H+

Cl2 + H2S == 2Cl- + 2H+ + S↓

Cl2 + 2Fe2+ == 2Fe3+ + 2Cl-（向FeBr2溶液入少量Cl2）

3Cl2 + 2Fe2+ + 4Br- == 2Fe3+ + 2Br2 + 6Cl-（足量Cl2）

2Cl2 + 2Fe2+ + 2Br- == 2Fe3+ + Br2 + 4Cl- （当n(FeBr2)/n(Cl2)= 1 ：1时）

8Cl2 + 6Fe2+ + 10Br-== 6Fe3+ + 5Br2 + 16Cl- （当n(FeBr2)/n(Cl2)= 3 ：4时）

Cl2 + 2I- == 2Cl- + I2

Cl2 + 2I- == I2 + 2Cl-（向FeI2溶液入少量Cl2）

3Cl2 + 2Fe2+ + 4I-== 2Fe3+ + 2I2 + 6Cl- （足量Cl2）

4Cl2 + 2Fe2+ + 6I- == 2Fe3+ + 3I2 + 8Cl- （当n(FeI2)/n(Cl2)= 3 ：4时）

2Cl- + 4H+ + MnO2== Mn2+ + Cl2↑+ 2H2O

Cl- + Ag+ == AgC l↓

ClO- + H+ == HClO(有漂白性）

2HCIO==（光照）2HCI+O2↑

ClO- + SO2 +H2O == 2H+ + Cl- + SO42-

ClO- + H2O HClO + OH-

3ClO- === 2Cl- + ClO3- (加热时的ClO-的歧化反应)

硝酸

硝酸（球棍模型）硝酸（nitric acid）分子式HNO?，是一种有强氧化性、强腐蚀性的无机酸，酸酐为五氧化二氮。硝酸的酸性较硫酸和盐酸小（PKa=-1.3），易溶于水，在水中完全电离，常温下其稀溶液无色透明，浓溶液显棕色。硝酸不稳定，易见光分解，应在棕色瓶中于阴暗处避光保存，严禁与还原剂接触。硝酸在工业上主要以氨氧化法生产，用以制造化肥、炸药、硝酸盐等，在有机化学中，浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。

存在与制备

自然界

自然界中的硝酸主要由雷雨天生成的一氧化氮形成。硝酸性质不稳定，因而无法在自然界长期存在，但硝酸的形成是氮循环的一环。自然界中硝酸的形成按如下步骤硝酸一氧化氮的生成 N?（g）+ O?（g）——→ 2NO （g）二氧化氮的生成 N?（g） + 2O?（g）——→ 2NO ?（g） 2NO（g）+ O?（g）——→ 2NO?（g）生成的二氧化氮溶于水中生成硝酸 3NO?（g）+ H2O（l）——→ 2HNO ?（aq）+ NO（g）

工业合成

氨氧化法硝酸工业与合成氨工业密接相关，氨氧化法是工业生产中制取硝浓硝酸酸的主要途径，其主要流程是将氨和空气的混合气（氧：氮≈2：1）通入灼热（760～840℃）的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮（NO）。生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。稀硝酸、浓硝酸、发烟硝酸的制取在工艺上各不相同。[4] 4NH?（g）+ 5O?（g）—Pt-Rh→ 4NO（g）+ 6H2O （g） 2NO（g）+ O?（g）——→ 2NO?（g） 3NO?（g）+ H2O（l）——→ 2HNO?（aq）+ NO（g）其它工业上也曾使用浓硫酸和硝石制硝酸，但该法耗酸量大，设备腐蚀严重，现基本停止使用 NaNO?（s）+ H2SO?（l）——→ NaHSO?（s）+ HNO?（g）

化学性质

酯化反应（esterification）

硝酸可以与醇发生酯化反应生成对应的硝酸酯，在机理上，硝酸参与的酯化反应过去被认为生成了碳正离子中间体，但现在许多文献将机理描述为费歇尔酯化硝酸反应（Fischer esterification），即“酸脱羟基醇脱氢”与羧酸的酯化机理相同。

硝酸的酯化反应被用来生产硝化纤维，方程式见下

3nHNO?+ [C6H7O2(OH)3]n ——→ [C6H7O2(O-NO2)3]n + 3nH2O

硝化反应（nitration）

浓硝酸或发烟硝酸与脱水剂（浓硫酸、五氧化二磷）混合可作为硝化试剂对一些化合物引发硝化反应，硝化反应属于亲电取代反应（electrophilic substitution），反应中的亲电试剂为硝鎓离子，脱水剂有利于硝鎓离子的产生。

最为常见的硝化反应是苯的硝化：

Ph-H + HO-NO?——→ Ph-NO? + H2O

氧化还原反应（reduction-oxidation reaction）

硝酸分子中氮元素为最高价态（+5）因此硝酸具有强氧化性，其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化，从总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为二氧化氮，稀硝酸主要为一氧化氮，更稀的硝酸可以被还原为一氧化二氮、氮气、硝酸铵等，需要指出，上述只是优势产物，实际上随着反应的进行，硝酸浓度逐渐降低，所有还原产物都可能出现。

硝酸有关电势图见下（标况 E/V）

HNO?—0.798.9→ NO?—1.08→ HNO?—1.04→ NO —1.582→N2O —1.77→ N?—0.27→ NH+? HNO?—0.97→ NO HNO?—1.25→ N2O HNO?—0.88→ N?

以下提供一些典型反应

浓硝酸：

Cu（s）+ 4HNO?（aq）——→ Cu(NO3)?（aq）+ 2NO?（g）+ 2H2O（l）

P（s）+ 5HNO?（aq）——→ H3PO?（aq）+ 5NO?（g）+ H2O（l）

环己酮 + 浓硝酸——→ 1,6-己二酸（60%）

稀硝酸：

3Cu（s）+ 8HNO?（aq）——→ 3Cu(NO3)?（aq）+ 2NO（g）+ 4H2O（l）

Fe（s）+ 4HNO?（aq）——→ Fe(NO3)?（aq）+ NO（g）+ 2H2O（l）

3Zn（s）+ 8HNO?（aq）——→ 3Zn(NO3)?（aq）+硝酸2NO（g）+ 4H2O（l）

4Zn（s）+ 10HNO?（aq）——→ 4Zn(NO3)?（aq）+ N2O（g）+ 5H2O（l）

4Zn（s）+ 10HNO?（aq）——→ 4Zn(NO3)?（aq）+ NH4NO?（aq）+ 3H2O （l）

6KI（aq）+ 8HNO?（aq）——→ 6KNO?（aq）+ 3I?（s）+ 2NO（g）+ 4H2O （l）

氢氧化钠

氢氧化钠(NaOH)，俗称烧碱、火碱、苛性钠，因另一名称caustic soda而在称为哥士的,常温下是一种白色晶体，具有强腐蚀性。易溶于水，其水溶液呈强碱性，能使酚酞变红。氢氧化钠是一种极常用的碱，是化学实验室的必备药品之一。它的溶液可以用作洗涤液。

制作少量氢氧化钠

可以寻找一些碳酸氢钠(小打)（如果有碳酸钠更好），再找一些氧化钙（生石灰）（一般的食品包装袋中用来做吸水剂的小袋子中有）。把生石灰放于水中，反应后取上层清液倒入空的干净的杯子中，把碳酸氢钠加热一会儿倒入杯中，待其反应一会儿直到杯中不再产生白色沉淀，滤去沉淀，剩下的清液就是氢氧化钠。如果需要纯一点可以加热一会儿，蒸发一部分水，这样可以得到比较纯的氢氧化钠。

CaO+H?O====Ca(OH)?

NaHCO?+ Ca(OH)?==== CaCO?+ NaOH + H?O（碳酸氢钠）

Ca(OH)?+Na?CO?====CaCO?↓+2NaOH（碳酸钠）

NaOH的化学性质

1、NaOH是强碱，具有碱的一切通性。氢氧化钠标准滴定

（1）在水溶液中电离出大量的OH?:NaOH=Na? +OH?

（2）能和酸反应，NaOH+HCl=NaCl+H?O

（3）能和一些酸性氧化物反应，

2NaOH + SO?(不足)==== Na?SO? + H?O

NaOH + SO?(过量)==== NaHSO?①(①生成的Na?SO?和水与过量的SO?反

应生成了NaHSO?)

2NaOH + SO?==== Na?SO? + H?O

2NaOH+3NO?====2NaNO?+NO+H?O

（4）氢氧化钠溶液和铝反应，

2Al + 2NaOH+2H?O ==== 2NaAlO?+3H?↑(而且，在NaOH不足量

时发生的反应为 2Al+6H?O===(NaOH)=== 2Al(OH)?↓+ 3H?↑ )

（5）能强碱制取弱碱，NaOH + NH?Cl ==== NaCl + NH?·H?O

（6）能和某些盐反应，2NaOH + CuSO?==== Cu(OH)?↓+ Na?SO?

（7）NaOH具有很强的腐蚀性。

（8）NaOH能吸收二氧化碳。反应过程如下：

2NaOH + CO?==== Na?CO?+ H?O（CO?少量)

NaOH + CO?==== NaHCO?(CO?过量)

（9）NaOH能与二氧化硅反应，SiO?+ 2NaOH==== 2NaSiO? + H?O

（故使瓶塞与玻璃瓶粘和，不易打开）

（10）能与指示剂发生反应，碱的通性：遇无色酚酞变红(过浓的氢氧化钠也会使酚酞褪色)，遇紫色石蕊试液变蓝

过氧化钠

化学式：Na?O?

过氧化钠是白色或黄色粉末，

摩尔质量为78g/mol，常用78g/mol

相对密度为2.47 （水＝1）

相对分子质量为78

熔点 460℃（不分解）

化学性质

钠在氧气中燃烧生成过氧化钠：

（1）氧气浓度较低：4Na+O?==点燃== 2Na?O（氧化钠）

（2）氧气浓度较高：2Na+O?==点燃== Na?O?（过氧化钠）过氧化钠不是碱性氧化物，但也可与二氧化碳，酸反应，反应过程中均有氧气放出，化学方程式分别为：

2Na?O?＋ 2CO?══ 2Na?CO?＋ O?

2Na?O?＋4HCl ══ 4NaCl ＋ 2H?O ＋ O?↑

与水反应，生成氧气：

2Na?O?+2H?O ══ 4NaOH + O?↑，反应放热

总反应化学方程式：

2Na?O?＋ 2H?O ══ 4NaOH ＋O?↑

与次高价气态非金属氧化物能发生氧化还原反应，生成盐，但不放出氧气，如：

Na?O?＋CO ══ Na?CO?

Na?O?＋ SO?══ Na?SO?

与最高价气态非金属氧化物能发生氧化还原反应，生成盐，放出氧气，例：

2Na?O?＋ 2CO?══ 2Na?CO?＋ O?↑

2Na?O?＋ 2SO?══ 2Na?SO?+ O?↑