硫酸發(fā)現(xiàn)于公元8世紀。阿拉伯煉丹家賈比爾通過干餾硫酸亞鐵晶體得到硫酸。一些早期對化學(xué)有研究的人，如拉齊、賈比爾等，還寫了有關(guān)硫酸及與其相關(guān)的礦物質(zhì)的分類名單；其他一些人，如伊本·西那醫(yī)師，則較為重視硫酸的種類以及它們在醫(yī)學(xué)上的價值。 ^[1] 

在17世紀，德國化學(xué)家Johann Rudolf Glauber將硫與硝酸鉀混合蒸汽加熱制出硫酸，在這過程中，硝酸鉀分解并氧化硫令其成為能與水混合并變?yōu)榱蛩岬娜趸颍⊿O3）。于是，在1736年，倫敦藥劑師Joshua Ward用此方法開拓大規(guī)模的硫酸生產(chǎn)。

在1746年，John Roebuck則運用這個原則，開創(chuàng)鉛室法，以更低成本有效地大量生產(chǎn)硫酸。經(jīng)過多番的改良后，這個方法在工業(yè)上已被采用了將近兩個世紀。 ^[2]  由John Roebuck創(chuàng)造的這個生產(chǎn)硫酸的方法能制造出濃度為65%的硫酸，后來，法國化學(xué)家約瑟夫·路易·蓋-呂薩克以及英國化學(xué)家John Glover將其改良，使其能制造出濃度高達78%的硫酸，可是這濃度仍不能滿足一些工業(yè)上的用途。

約翰·道爾頓在1808年繪制的早期硫酸分子圖

在18世紀初，硫酸的生產(chǎn)都依賴以下的方法：黃鐵礦（FeS2）被燃燒成硫酸亞鐵（FeSO4），然后再被燃燒，變?yōu)槟茉?80℃下分解成氧化鐵以及能用以制造任何濃度硫酸的三氧化硫的硫酸鐵[Fe2(SO4)3]。可惜，此過程的龐大成本阻礙了濃硫酸的廣泛運用。 ^[2]  由約翰·道爾頓在1808年繪制的早期硫酸分子圖顯示了硫酸有一個位于中心的硫原子并與三個氧原子建立共價鍵，如右圖。

后來，到了1831年，英國制醋商人Peregrine Phillips想到了接觸法，能以更低成本制造出三氧化硫以及硫酸，這種方法在現(xiàn)今已被廣泛運用。

在古代中國，稀硫酸被稱為“綠礬油”。 在公元650～683年（唐高宗時），煉丹家孤剛子在其所著《黃帝九鼎神丹經(jīng)訣》卷九中就記載著“煉石膽取精華法”，即干餾石膽（膽礬）而獲得硫酸。 ^[2]  

硫酸存在情況

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硫酸地球

酸雨中含有硫酸，酸雨中的二氧化硫（SO2）與大氣中的水反應(yīng)，生成亞硫酸（H2SO3），亞硫酸又被大氣中的氧氣氧化，生成硫酸，隨雨水落到地面 ，引起酸性土壤的形成。改良酸性土壤通常用堿性物質(zhì)進行中和。自然界中，很多含硫的礦物質(zhì)，例如硫化亞鐵，在發(fā)生氧化反應(yīng)后形成硫酸，所形成的液體為高度酸性，能氧化殘留的金屬物，釋出有毒的氣體。在生物界，有一種海蛞蝓（Notaspidean pleurobranchs）也能噴射含硫酸的分泌物來御敵。

硫酸金星

硫酸能在金星的上層大氣中找到。這主要出自于太陽對二氧化硫，二氧化碳及水的光化作用。波長短于160nm的紫外光子能光解二氧化碳，使其變?yōu)橐谎趸技霸友酢Ｔ友鮾?nèi)鏈非常活躍，它與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)變?yōu)槿趸颉Ｈ趸蜻M一步與水產(chǎn)生反應(yīng)釋出硫酸。硫酸在金星大氣中較高較冷的地區(qū)為液體，這層厚厚的、離星球表面約45～70公里的硫酸云層覆蓋整個星球表面。這層大氣不斷地釋出酸雨。

在金星里，硫酸的形成不斷循環(huán)。當(dāng)硫酸從大氣較高較冷的區(qū)域跌至較低較熱的地區(qū)時被蒸發(fā)，其含水量越來越少而其濃度也就越來越高。當(dāng)溫度達300℃時，硫酸開始分解為三氧化硫以及水，產(chǎn)物均為氣體。三氧化硫非常活躍并分解為二氧化硫及原子氧，原子氧接著氧化一氧化碳令其變?yōu)槎趸?，二氧化硫及水會從大氣中層升高到上層，它們會發(fā)生反應(yīng)重新釋出硫酸，整個過程又再一次循環(huán)。

硫酸木衛(wèi)二

由伽利略號探測器傳來的影像顯示，硫酸亦有可能出現(xiàn)于木星的其中一個衛(wèi)星——木衛(wèi)二，但有關(guān)細節(jié)仍存有爭議。 ^[3] 

硫酸物理性質(zhì)

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硫酸的結(jié)構(gòu)式及鍵長

純硫酸一般為無色油狀液體，密度1.84 g/cm3，沸點337℃，能與水以任意比例互溶，同時放出大量的熱，使水沸騰。加熱到290℃時開始釋放出三氧化硫，最終變成為98.54%的水溶液，在317℃時沸騰而成為共沸混合物。硫酸的沸點及粘度較高，是因為其分子內(nèi)部的氫鍵較強的緣故。由于硫酸的介電常數(shù)較高，因此它是電解質(zhì)的良好溶劑，而作為非電解質(zhì)的溶劑則不太理想。硫酸的熔點是10.371℃，加水或加三氧化硫均會使凝固點下降。

硫酸濃度的差異

盡管可以制出濃純凈的硫酸，并且室溫下是無限穩(wěn)定的（所謂的分解成恒沸物的反應(yīng)發(fā)生在接近沸點的高溫之下），但是純硫酸凝固點過高（283.4K），所以為了方便運輸通常制成98%硫酸，故一般所說的“高濃度硫酸”指的便是濃度為98%的硫酸。另外，硫酸在不同的濃度下有不同的應(yīng)用，以下為一些常見的濃度級別：

H?SO?比重

相應(yīng)密度(kg/L)

濃度(mol/L)

俗稱

硫酸亦可被制成其他形態(tài)。例如，將高濃度的SO3通入硫酸可制成發(fā)煙硫酸，有關(guān)發(fā)煙硫酸的濃度，人們通常以SO3的百分比作準或者是H2SO4的百分比作準，兩者均可。一般所稱的“發(fā)煙硫酸”的濃度為45%（含109%H2SO4）或65%（含114.6% H2SO4）。當(dāng)SO3與H2SO4比例為1:1產(chǎn)物為焦硫酸（H2S2O7），焦硫酸為固體，熔點為36℃。

硫酸極性與導(dǎo)電性

純硫酸是一種極性非常大的液體，其介電系數(shù)大約為100。因為它分子與分子之間能夠互相質(zhì)子化對方，造成它極高的導(dǎo)電性，這個過程被稱為質(zhì)子自遷移。發(fā)生的過程是：

2H2SO4?H3SO4  HSO4^-（主要）

2H2SO4?H3O  HS2O7^-

H3O H2SO4?H3SO4  H2O

HS2O7^- H2SO4?HSO4^-  H2S2O7

硫酸化學(xué)性質(zhì)

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硫酸腐蝕性

純硫酸加熱至290℃分解放出部分三氧化硫，直至酸的濃度降到98.3%為止，這時硫酸為恒沸溶液，沸點為338°C。無水硫酸體現(xiàn)酸性是給出質(zhì)子的能力，純硫酸仍然具有很強的酸性，98%硫酸與純硫酸的酸性基本上沒有差別，而溶解三氧化硫的發(fā)煙硫酸是一種超酸體系，酸性強于純硫酸，但是廣泛存在一種誤區(qū)，即稀硫酸的酸性強于濃硫酸，這種想法是錯誤的。的確，稀硫酸步電離完全，產(chǎn)生大量的水合氫離子H3O ；但是濃硫酸和水一樣，自身自偶電離會產(chǎn)生一部分硫酸合氫離子H3SO4 ，正是這一部分硫酸合質(zhì)子，導(dǎo)致純硫酸具有非常強的酸性，雖然少，但是酸性卻要比水合質(zhì)子強得多，所以純硫酸的哈米特酸度函數(shù)高達-12.0。

在硫酸溶劑體系中，H3SO4 經(jīng)常起酸的作用，能質(zhì)子化很多物質(zhì)產(chǎn)生離子型化合物：

NaCl  H2SO4==NaHSO4 HCl（不加熱都能很快反應(yīng)）
KNO3  H2SO4→K HSO4^- HNO3
HNO3  H2SO4→NO2 H3O 2HSO4^-
CH3COOH  H2SO4→CH3C(OH)2 HSO4^-
HSO3F  H2SO4→H3SO4 SO3F^-（氟磺酸酸性更強）
上述與HNO3的反應(yīng)所產(chǎn)生的NO2 ，有助于芳香烴的硝化反應(yīng)。

硫酸濃硫酸特性

1.脫水性

脫水指濃硫酸脫去非游離態(tài)水分子或按照水的氫氧原子組成比脫去有機物中氫氧元素的過程。就硫酸而言，脫水性是濃硫酸的性質(zhì)，而非稀硫酸的性質(zhì)，濃硫酸有脫水性且脫水性很強，脫水時按水的組成比脫去。物質(zhì)被濃硫酸脫水的過程是化學(xué)變化，反應(yīng)時，濃硫酸按水分子中氫氧原數(shù)的比(2:1)奪取被脫水物中的氫原子和氧原子或脫去非游離態(tài)的結(jié)晶水，如五水硫酸銅(CuSO4·5H2O)。

濃硫酸迅速蝕穿毛巾

可被濃硫酸脫水的物質(zhì)一般為含氫、氧元素的有機物，其中蔗糖、木屑、紙屑和棉花等物質(zhì)中的有機物，被脫水后生成了黑色的炭，這種過程稱作炭化。一個典型的炭化現(xiàn)象是蔗糖的黑面包反應(yīng)。在200mL燒杯中放入20g蔗糖，加入幾滴水，水加適量，攪拌均勻。然后再加入15mL質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸，迅速攪拌。觀察實驗現(xiàn)象?？梢钥吹秸崽侵饾u變黑，體積膨脹，形成疏松多孔的海綿狀的炭，反應(yīng)放熱，還能聞到刺激性氣體。

C12H22O11==^濃硫酸==12C 11H2O

同時進行碳與濃硫酸反應(yīng)：

C 2H2SO4(濃)==^加熱==CO2↑ 2SO2↑ 2H2O

2.強氧化性

還原產(chǎn)物

濃硫酸由于還原劑的量，種類的不同可能被還原為SO2，S或H2S： ^[4]  

例如，還原劑過量時，HBr，H2S和HI分別將濃硫酸還原為不同物質(zhì)： ^[4]  

2HBr   H2SO4(濃) = Br2 SO2  2H2O

3H2S   H2SO4(濃) = 4S↓  4H2O

8HI   H2SO4(濃) = 4I2 H2S  4H2O

還原劑量不同時，產(chǎn)物也可能有所不同： ^[4]  

Zn   2H2SO4(濃) =ZnSO4 SO2↑  2H2O

3Zn   4H2SO4(濃) = 3ZnSO4 S  4H2O

4Zn   5H2SO4(濃) = 4ZnSO4 H2S↑  2H2O

相關(guān)反應(yīng)

(1)與金屬反應(yīng)

①常溫下濃硫酸能使鐵、鋁等金屬鈍化。②加熱時，濃硫酸可以與除銥，釕之外的所有金屬（包括金，鉑）反應(yīng)，生成高價金屬硫酸鹽，本身被還原成SO2，S，H2S或金屬硫化物。

Cu 2H2SO4(濃)=^加熱=CuSO4 SO2↑ 2H2O

（副反應(yīng)有5Cu 4H2SO4(濃)=^加熱=3CuSO4 Cu2S 4H2O等）

2Fe 6H2SO4(濃)=^加熱=Fe2(SO4)3 3SO2↑ 6H2O

Pt 4H2SO4(濃)=^加熱=Pt(SO4)2 2SO2↑ 4H2O（338℃的沸騰濃硫酸中，腐蝕率0.4mm/年以上；金被腐蝕的速度則慢得多）

在上述反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強氧化性和酸性。

(2)與非金屬反應(yīng)

熱的濃硫酸可將碳、硫、磷等非金屬單質(zhì)氧化到其高價態(tài)的氧化物或含氧酸，本身被還原為二氧化硫。在這類反應(yīng)中，濃硫酸只表現(xiàn)出氧化性。
C 2H2SO4(濃)=^加熱=CO2↑ 2SO2↑ 2H2O
S H2SO4(濃)=^加熱=3SO2↑ 2H2O

硫酸分子的球棍模型

2P 5H2SO4(濃)=^加熱=2H3PO4 5SO2↑ 2H2O

(3)與其他還原性物質(zhì)反應(yīng)

濃硫酸具有強氧化性，實驗室制取硫化氫、溴化氫、碘化氫等還原性氣體不能選用濃硫酸。
H2S H2SO4(濃)==S↓ SO2 2H2O
2HBr H2SO4(濃)==Br2 SO2 2H2O
8HI H2SO4(濃)==4I2 H2S 4H2O

硫酸稀硫酸特性

性質(zhì)

可與多數(shù)金屬（比銅活潑）和絕大多數(shù)金屬氧化物反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和水；

可與所含酸根離子對應(yīng)酸酸性比硫酸根離子弱的鹽反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和弱酸；

可與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的硫酸鹽和水；

可與氫前金屬在一定條件下反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鹽和氫氣；

加熱條件下可催化蛋白質(zhì)、二糖和多糖的水解；

能與指示劑作用，使紫色石蕊試液變紅，使無色酚酞試液不變色。

檢驗

所需藥品：經(jīng)過鹽酸酸化的氯化鋇溶液，鎂粉。

檢驗方法：使用經(jīng)過鹽酸(HCl)酸化的的氯化鋇(BaCl2)。向待測物溶液滴入幾滴經(jīng)過鹽酸酸化的氯化鋇溶液，震蕩，如果產(chǎn)生白色沉淀；向溶液中加入鎂粉后生成可燃性氣體，則待測溶液中含有硫酸。但此方法中學(xué)階段。

常見誤區(qū)

稀硫酸在中學(xué)階段，一般當(dāng)成H2SO4=2H SO4^2-，兩次完全電離，其實不是這樣的。根據(jù)硫酸酸度系數(shù)pKa1=-3.00，pKa2=1.99，其二級電離不夠充分，在稀硫酸中HSO4^-=可逆=H SO4^2-，并未完全電離，1mol/L的硫酸一級電離完全，二級電離約電離10%，也就是溶液中仍存在大量的HSO4^-。而即使是NaHSO4溶液0.1mol/L時，硫酸氫根也只電離了約30%。