浓硫酸氧化性强还是稀硫酸氧化性强

为什么浓硫酸的氧化性与稀硫酸的氧化性不同?

实验室常用锌粒与稀硫酸作用制取氢气,因为

Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑,

若将锌粒与浓硫酸作用则得不到氢气,

Zn+2H2SO4(浓)= ZnSO4+SO2↑+2H2O

3Zn+4H2SO4(浓)= 3ZnSO4+S↓+4H2O

4Zn+5H2SO4(浓)= 4ZnSO4+H2S↑+4H2O

在加热情况下,锌跟浓硫酸作用时,主要生成SO2,但往往有单质硫和硫化氢生成。

显然,锌与稀硫酸反应是置换反应,氧化还原反应发生在锌原子与氢离子之间。而锌与浓硫酸反应则在硫酸分子的中心原子S+6之间。这就很自然地提出了这样一个问题:同是硫酸为什么稀硫酸中的硫元素没有氧化性,而浓硫酸中的硫元素又有氧化性呢?要解释这个问题,首先要看硫酸分子所处的状态如何?

我们知道硫酸是强电解质,溶于水时,可以认为是完全电离的:

H2SO4 = 2H++SO42-

因此,在稀硫酸中硫酸以离子状态存在。而浓硫酸很难电离,以H2SO4分子状态存在,或者大部分是以分子状态存在的。显然,我们所要讨论的问题的实质是SO42-与H2SO4分子的氧化性如何。

从结构上看,SO42-与H2SO4分子的结构不同;SO42-是对称的正四面体结构,而H2SO4是不对称的分子,正是这种结构上的差别才使它们在性质上有所不同。

具体地说:因为在硫酸分子中,H+很小,它有强烈的极化作用(使O2-变形)它可以钻进O2-的电子云中去,中和这个O2-的部分负电荷,使O2-与中心原子S+6的结合力减弱。硫酸分子中两个氢离子分别钻进两个O2-,使SO42-的结构不对称,稳定性被破坏了,所以硫酸分子中的S+6很容易吸收外来的电子而被还原,这就是浓硫酸具有氧化性的原因。

在稀硫酸中,因为几乎完全电离,SO42-形成水合离子,且SO42-的结构是对称的,所以很稳定,没有O2-离子,故没有氧化性。其含氧酸盐在水溶液中电离出来的酸根,一般没有氧化性,也是由于酸根具有对称性的缘故。稀硫酸在与金属反应时所表现出的氧化性,是由于金属与稀硫酸电离出来的氢离子反应所致。所以,稀硫酸的氧化作用是一般酸类共有的性质。

由于浓硫酸与稀硫酸的氧化性不同,因此,解题时,若文字叙述中未指明“稀”或“浓”,就要在方程式中标明,以示区别。

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