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氢气与浓硫酸干燥的原理

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:浓硫酸是化学实验室中常见的干燥剂,因为具有强氧化性,所以不能用于干燥H 2S、HI等强还原性气体。那么,为什么浓硫酸可以干燥H 2或CO等强还原剂呢?氢气在浓硫酸中溶解度极小,只能发生非均相反应,两者很难充分接触。H 2S气体在1体积水中溶解2.6体积,虽然溶解度不大,但也有小部分溶解,溶解部分的H 2S与浓硫酸反应后,使H 2S气体的溶解平衡向溶解方向移动。

氢气与浓硫酸干燥的原理

浓硫酸化学实验室中常见的干燥剂,因为具有强氧化性,所以不能用于干燥H 2S、HI等强还原性气体。但是,氢气也是一种强还原性气体,初中阶段曾学过其在高温下能还原氧化铜。那么,为什么浓硫酸可以干燥H 2或CO等强还原剂呢?

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同学们之所以认为浓硫酸会跟氢气反应,是因为建立在强还原剂一定会和强氧化剂反应的推测上,这个结论在大部分情况下是正确的,但也存在一些限定性条件。

1.是否属于均相反应。体系中存在气相和液相的多相反应过程,通常是气相反应物先溶解于液相后,再与液相中的反应物发生反应。氢气在浓硫酸中溶解度极小,只能发生非均相反应,两者很难充分接触。H 2S气体在1体积水中溶解2.6体积,虽然溶解度不大,但也有小部分溶解,溶解部分的H 2S与浓硫酸反应后,使H 2S气体的溶解平衡向溶解方向移动。(www.xing528.com)

2.是否满足合适的反应条件。强氧化剂与强还原剂反应只是热力学因素,反应发生还需要考虑动力学因素。氢气的还原性一般只在高温下才能体现出来。例如,氢气和氧气必须点燃或催化后才能反应,常温下放在一起是不发生反应的或反应太慢。干燥的铁制容器可用于存放Cl2,说明具有强氧化性的Cl2在常温下并不能与还原性很强的金属铁发生反应,两者在点燃条件下才能反应。

3.反应物结构的稳定性。CO虽有较强的还原性,但它与N 2是等电子体,结构都很稳定。H 2分子中H-H键的键能很大,常温下很难断裂,所以常温下也很稳定。

4.同种元素之间的变价是否有中间价态。高中最典型的例子同样跟浓硫酸有关,浓硫酸不与具有较强还原性的SO2反应。因为浓硫酸中S的化合价为+6价,二氧化硫中S的化合价为+4价,两者之间没有中间价态,即没有+5价的S,所以两者不能发生反应。

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