浓硫酸(一种具有高腐蚀性的强矿物酸)

浓硫酸（英文名：Concentrated sulfuric acid），俗称“坏水”，是浓度不低于75%的硫酸，是一种具有高腐蚀性的强矿物酸。它与硝酸、高氯酸、盐酸、氢溴酸、碘化氢并称六大无机化合物强酸，也是所有酸中最常见的强酸之一。

纯硫酸是一种无色无味的油状液体，化学分子式为H₂SO₄。常用的浓硫酸中H2SO4的浓度为富马酸氢钠，密度为1.84g/cm3，摩尔质量为98.08g/摩尔。常温常压下，浓硫酸的熔点为10.31℃，沸点337℃，难挥发，易溶于水，能以任意比与水混溶，溶解时会放出大量的热。浓硫酸除了具有强酸的一切通性，还具有强氧化性、脱水性、吸水性等一系列硫酸不具备的特性，能与有机化合物发生磺化反应，与一些金属发生钝化反应。加热后的浓硫酸可腐蚀除金、铂之外所有金属，亦能将碳、磷、硫等非金属单质氧化为其高价态的氧化物或含氧酸，自身被还原成二氧化硫（SO2）气体。

浓硫酸是《危险化学品名录》中第8.1类酸性腐蚀品，属中等毒性物质，最高容许质量浓度为2mg/m3。它具有强腐蚀性，能严重灼伤眼睛并造成失明的危险，对皮肤有刺激性，会引起皮炎或灼伤；对环境也有危害，对水体和土壤可造成污染。硫酸是基本化学工业中产量最大、用途最广泛的重要化工产品之一，其生产能力体现了一个国家化工水平的高低。硫酸近乎一半都用于化肥生产，此外还用于农药、国防、燃料、染料、医药、化学纤维、冶金等众多领域。

定义

碘化钠硫酸（纯硫酸）

硫酸由三氧化硫（SO3）和水（H2O）化合而成。生成硫酸的反应式为：

由生成硫酸的反应式可知，当三氧化硫）和水的摩尔比为1：1时，生成的硫酸称为无水硫酸。无水硫酸就是指100%的硫酸，又称纯硫酸。

发烟硫酸

工业上通用的硫酸是指三氧化硫与水以任何比例化合的物质。当三氧化硫与水的摩尔比小于1时，称为硫酸水溶液；当三氧化硫与水的摩尔比大于1时，就是三氧化硫在100%硫酸中的溶液，称为发烟硫酸。这种硫酸中三氧化硫含量超过了硫酸中的水含量，未与水化合的三氧化硫称为游离三氧化疏。

浓硫酸/稀硫酸

硫酸的浓度通常用其所含硫酸的质量百分数来表示。如富马酸氢钠硫酸是指98%的质量是硫酸、2%的质量是水。习惯上把浓度不低于75%的硫酸叫做浓硫酸，而把75%以下的硫酸叫做稀硫酸。

发现历史

发明

公元650~683年，中国李治时代，炼丹家孤刚子在所著的《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中记载了“炼石胆取精华法”，即通过蒸馏硫酸铜制取硫酸的方法。这是人类制造硫酸的最早记录。

公元八世纪，阿拉伯炼金术士贾比尔用硝石和二价铁放在一起蒸馏，所得气体产物溶于水而得硫酸。公元十世纪，波斯人郝埃弗尔将FeSO4干馏可得一种油，即硫酸。公元十二世纪，德国炼金术士马格勒斯在他的论文中首次称FeSO4为绿矾，并将蒸馏绿矾的精华称为“绿矾油”（硫酸）。公元十六、十七世纪，西方所用的硫酸几乎都是在普鲁士王国的哈茨山北屋用干馏绿矾的方法制造的，当时称这种酸为“北屋酸”，亦称“发烟硫酸”。公元十七世纪，炼金术士勒费伏尔及药剂师勒海里采用一种类似钟罩的装置，在其中燃烧硫并混入硝石，便可顺利地得到硫酸。

普及和改进

铅室法

1746年，英国人罗巴克将硫黄和硝石混合物置于一个6立方英尺的铅室内进行燃烧反应，将生成的硫酸气溶于铅室底部的水中，再将铅室内不溶于水的气体排出，反应是间歇进行的。这就是沿用了一百五十年之久的铅室法制硫酸的雏型。到十九世纪初，铅室法制硫酸的工厂已遍及英、法、俄、德等国。随着硫酸生产的急剧发展，制造硫酸的技术也日益完善，1806年后，硫酸工业开始进入了连续生产。

改进的铅室法

初期的铅室法，并不考虑生产过程中一氧化氮的回收及再利用，这样既污染环境又损耗了大量硝石。1793年，法国的克里曼特和德索美研究了制酸过程中硝石的作用，发现是生成氮的氧化物，以氧化二氧化硫，于是改用通入空气的办法，以减少硝石的用量。1807年~1810年期间，胡尔克对硫酸工艺做了重大改进，他让硫在铅室外燃烧，再将得到的SO2气体导入铅室与水蒸气接触生成硫酸。1827年，约瑟夫·路易·盖-吕萨克提出在铅室的后面设置淋洒冷硫酸的装置——吸硝塔，但含硝硫酸不好处理。1859年，格罗弗在燃烧室后铅室前又设一个脱硝塔，在塔内借热的二氧化硫使氮氧化物与硫酸得到分离，被分离出的氮氧化物随原料气进入铅室，脱硝后的硫酸返回吸收塔继续作淋洒液。后来发现二氧化硫的氧化在脱硝塔里比在铅室里更加迅速，自这以后，生产上就尽量扩大脱硝塔的容积而缩小价格昂贵的铅室。

塔式法

二十世纪初，在奥地利又出现了完全废除铅室，利用填充磁环的塔来生产硫酸的塔式系统。1923年，塔式法在德国正式投入生产。二十世纪初，工业的发展对硫酸的需要量激增，而硝化法又不能直接制得浓硫酸和发烟硫酸。

接触法

早在1831年，英国人菲利浦就曾提出可以不用硝石和铅室，而将二氧化硫和空气通过装有铂丝的热管后，溶在水中即可得到硫酸。这个方法提出后，在很长一段时间内没有被采用。原因是人们很久没有弄清楚接触法当中触媒铂丝中毒失去活性的问题。二十世纪初，克尼奇找到了工业上触媒铂丝活性降低的原因，并制定了清除二氧化硫气体中有害杂质的方法，为接触法生产硫酸的发展扫除了障碍。1903年，俄国田贴列夫工厂采用了先用氧化铁触媒后用铂石棉来氧化SO2的流程，生产出发烟硫酸。到1917年，仅采用此流程的工厂在全世界就已有64个。尤其是在二十世纪三十年代，具有优良催化性能的矾触媒出现后，使接触法硫酸得到发展，采用接触法生产的硫酸占硫酸总产量的70%。

中国硫酸工业发展

中国硫酸工业起步于19世纪70年代。1867年，中国近代启蒙科学家徐寿和他年仅17岁的儿子徐建寅，在江南机器制造总局（现江南造船）工作期间主持制造炮舰，创建龙华火药厂的铅室法硫酸厂。这是中国第一座硫酸厂，也是中国硫酸工业的开端。1874年，徐建寅奉调到天津市机械局，创建了第二座铅室法硫酸厂，所生产的硫酸具具有和进口品同样的水平。1876年，中国第一座催化法硫酸装置在河南巩县兵工厂的分厂建成。但是，在旧中国，硫酸工业举步维艰，产量很少。新中国成立后，中国硫酸工业迅速发展，自1950年至1980年的30年间，每年平均增长17%，到1983年产量达到863万吨，居世界第三位。

理化性质

物理性质

纯硫酸是一种无色无味的油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为富马酸氢钠，其密度为1.84g/cm3。常温常压下硫酸的沸点为337℃，熔点10.31℃。，

易溶于水

浓硫酸易溶于水，能以任意比与水混溶。当浓硫酸被稀释时，游离的三氧化硫（SO3）与水反应会释放出大量的热量，使得硫酸溶液极易沸腾，甚至喷溅伤人。因此，浓硫酸稀释时，只允许在水不断搅拌情况下，再将浓硫酸徐徐注入。严禁将水直接倒入浓硫酸中。

强吸水性

浓硫酸具有很强的吸水性，一般在工业上和实验室中用作干燥剂干燥一些与它不反应的气体，如氯、氢气、二氧化碳等，但不能干燥与它反应的气体，如氨。

难挥发性

浓硫酸是高沸点难挥发的强酸。高沸点酸可制备低沸点酸，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。

（浓硫酸的沸点比盐酸高）

（浓硫酸的沸点比硝酸高）

化学性质

强酸通性

具有一切强酸的通性，能与金属、金属氧化物、金属氧化物作用而生成该金属的硫酸盐。

腐蚀性

浓硫酸具有很强的腐蚀性，能严重灼伤眼睛并造成失明的危险，对皮肤有刺激性，会引起皮炎或灼伤。

强脱水性

浓硫酸不仅能够吸收游离态的水，还能够按照水的组成比脱去纸屑、棉花、锯末、蔗糖等有机化合物中的氢、氧，使这些有机物发生变化，生成黑色的炭，同时放出大量的热。如从醇类制醚时用硫酸作脱水剂，反应式为：

强氧化性

浓硫酸本身不燃烧，但化学性质活泼，是一种强氧化剂，能与很多可燃性、还原性物质剧烈反应，放出高热并可能引起燃烧。

与金属反应

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，本身一般还被还原成二氧化硫（SO2）气体，反应方程式为：

当浓硫酸与较活动的金属（例如锌）作用时，可以同时得到SO2、S和H2S：

与非金属反应

热的浓硫酸可将碳、磷、硫等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原成二氧化硫（SO2）气体，反应方程式为：

与其他还原性物质反应

浓硫酸能与H2S、HBr、HI等还原原性气体反应，本身被还原成二氧化硫（SO2）气体，反应方程式为：

磺化反应

可与有机化合物发生磺化作用，有机化合物中的氢原子可被磺酸根取代，反应式如下：

与金属的钝化反应

在常温条件下，浓硫酸跟某些金属单质（如铁、铝等）反应时，会使金属表面生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止内部的金属继续跟浓硫酸反应，这种现象称为金属的钝化。工业上常利用这种钝化作用，将浓硫酸装在铁制或铝制的容器中进行储存和运输。

与稀硫酸

特性比较

鉴别方法

与浓盐酸、浓硝酸

分子结构

硫酸的分子结构如下图所示，

中心为硫原子，采用不等性sp3杂化与两个羟基氧形成σ键，两个非羟基氧原子分别接受了硫原子的原子的电子对，形成S→O的σ配键，这四个σ键构成硫酸分子的四面体骨架。与此同时，中心硫原子空的3d轨道与氧原子的含电子对的2p轨道相互重叠，形成附加的（p-d）π配键，使S-O键具有某种程度的双键性质。

晶体硫酸是每个硫氧四面体通过氢键连接而成的波纹形层状结构。在浓硫酸中，这种氢键仍然存在，导致硫酸具有黏滞性。

在浓硫酸中，基本上是以H2SO4分子的形式存在。

应用领域

化学工业领域

硫酸是基本化学工业中产量最大，用途最广泛的重要化工产品之一。它不仅是化学工业部门许多产品的原料，而且还广泛地应用于其它工业部门。此外，在化学工业中，硫酸还用于生产多种无机盐、无机酸、有机酸、化学纤维、塑料、医药、颜料、染料及中间体等。此外，硫酸还是重要的化学试剂。

农业领域

许多化学化肥和农药的生产要用硫酸作原料。当前中国化肥品种中以磷肥生产用硫酸量最大，约占硫酸总产量的40~50%左右。

钢铁工业领域

钢铁工业需用硫酸进行酸洗，以除去钢铁表面的氧化铁皮，是轧板、冷拔钢管以及镀锌钢管等加工所必需的预处理。

其他领域

在国防、能源、材料科学和空间科学中，硫酸用于制造炸药、从铀矿中提铀、还可作生产重要材料钛合金的原料二氧化钛和合成高能燃料的原料等。

毒性

浓硫酸是《危险化学品名录》中第8.1类酸性腐蚀品，属中等毒性物质，最高容许质量浓度为2mg/m3。浓硫酸具有极强的腐蚀性、吸水性和脱水性。浓硫酸一旦与人的皮肤或肌肉组织接触，将会造成严重的灼伤。

制备方式

工业上生产浓硫酸是以各种含硫物质作为原料，通过焙烧制取二氧化硫气，二氧化硫继续被氧化成三氧化硫，然后再与水结合成硫酸，最后对制得的硫酸提纯可得浓硫酸。由于二氧化硫和氧很难直接反应，必须借助于第三物质来完成。根据采用的第三物质的不同，有硝化法和接触法之分（硝化法又依生产设备不同，分为铅室法和塔式法）。

硝化法

硝化法制造硫酸，是借助溶解在稀硫酸中的高级一氧化氮（NO3）来氧化二氧化硫而高级氧化氮被还原成低级氧化氮，它又与氧直接化合成高级氧化氮，循环使用。硝化反应过程可简单地用下面的化学方程式表示：

接触法

工业上制硫酸的方法很多，接触法是其中最重要的一种。

反应原理

燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫，使二氧化硫在适当的温度和催化剂的作用下氧化成三氧化硫，再使三氧化硫跟水化合而生成硫酸。二氧化硫跟氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的，接触法的名称即由此而得。中国工业上生产硫酸，一般以黄铁矿（主要成分为FeS2）为原料，经过三步反应制取硫酸：

（1）（沸腾炉中，燃烧）

（2）（接触室中，加热且使用催化剂）

（3）（吸收塔中）

为了提高吸收率，实际生产中使用浓硫酸代替水来吸收三氧化硫。

生产流程

接触法制造硫酸的生产过程，一般包括下列六个工序：

（1）原料工序：原料的贮存、运输、破碎、配矿等。

（2）焙烧工序：二氧化硫炉气的制备，炉气冷却除尘，矿渣的运输。

（3）净化工序：清除炉气中的有害物质。

（4）转化工序：二氧化硫的接触氧化，三氧化硫的生成。

（5）吸收工序：吸收三氧化硫制取成品酸，产品的贮存。

（6）尾气回收和废渣处理工序。

湿硫酸法

湿硫酸法与接触法的原理大同小异，不同点是原料的选择上，湿硫酸法采用单质硫或硫化氢，与氧气燃烧可生成SO2，在钒触媒的催化下可转化为SO3，与水蒸汽接触后降温凝结即可制得硫酸。

安全事宜

毒理

急性毒性

LD50：2140mg/kg（大鼠经口）

LC50：510mg/m3，2小时（大鼠吸入）；320mg/m3，2小时（小鼠吸入）

刺激性

家兔经眼：1380μg，重度刺激

健康危害

浓硫酸对皮肤、黏膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊，以致失明；引起呼吸道刺激，重者发生呼吸困难和肺水肿；高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成；严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、肾脏损伤、休克等。皮肤灼伤轻者出现红斑、重者形成溃疡，愈后痰痕收缩影响功能。溅入眼内可造成灼伤，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影响：牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。

环境危害

对环境有危害，对水体和土壤可造成污染。

燃爆危险

浓硫酸助燃，具强腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。

安全标志

管制信息

《化学危险物品安全管理条例》（1987年2月17日国务院发布）、《化学危险物品安全管理条例实施细则》（化劳发【1992】677号）、《工作场所安全使用化学品规定》（【1996】劳部发423号）等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定；《常用危险化学品的分类及标志》（GB13690-92）将该物质划为第8.1类酸性腐蚀品。

防治方法

急救措施

皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。

眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。

食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。

消防措施

危险特性：遇水大量放热，可发生沸溅。与易燃物（如苯）和可燃物（如糖、纤维素等）接触会发生剧烈反应，甚至引起燃烧。遇碳化钙、高氯酸盐、雷酸盐、硝酸盐、苦味酸盐、金属粉末等猛烈反应，发生爆炸或燃烧。有强烈的腐蚀性和吸水性。

有害燃烧产物：氧化硫。

灭火剂：干粉、二氧化碳、砂土。避免水流冲击物品，以免遇水会放出大量热量发生喷溅而灼伤皮肤。消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。

泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。

小量泄漏：用砂土、干燥生石灰或碳酸钠灰混合。也可以用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。

大量泄漏：构筑围堤或挖坑收容。用泵转移至槽车或专用收集器内，回收或运至废物处理场所处置。

操作处置

密闭操作，注意通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（全面罩），穿橡胶耐酸碱服，戴橡胶耐酸碱手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂、碱类、碱金属接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时，应把酸加入水中，避免沸腾和飞溅。

储存

本品储存于阴凉、通风处。储存区温度不超过35°C，相对湿度不超过85%。保持容器密封。应与易（可）燃物、还原剂、碱类、碱金属、食用化学品分开存放，切忌混储。储存区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

包装

应使用耐酸坛或陶瓷瓶外普通木箱或半花格木箱；磨砂口玻璃瓶或螺纹口玻璃瓶外普通木箱。

运输

本品铁路运输时限使用钢制企业自备罐车装运，装运前需报有关部门批准。铁路非罐装运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。起运时包装要完整，装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与易燃物或可燃物、还原剂、碱类、碱金属、食用化学品等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。

废弃处置

将废弃的浓硫酸缓慢加入碱液（如氢氧化钙）中，并不断搅拌，反应停止后，用大量水冲入废水系统。

市场情况

截至2021年，根据中国硫酸工业协会统计，中国硫酸产能约为1.2亿吨，其中硫制酸产能约占44%，冶炼制酸产能约占36%，其他行业制酸产能约占20%。由于近两年铜冶炼产能的快速增长，冶炼制酸产能占比在逐年提高。供需方面，根据中国硫酸工业协会统计，2020年中国硫酸（折100%）产量9859万吨，同比增长0.3%；表观消费量为9750万吨，同比增长了0.9%，硫酸市场总体呈供大于求态势。考虑到中国硫酸消费已步人平台期，未来硫酸市场竞争将愈发激烈，硫酸销售问题已成为铜冶炼企业必须解决的关键问题。

2025年6月，中国硫产业链下游需求稳健增长，传统应用领域需求稳定，新兴市场需求悄然崛起。虽然短期内硫酸价格上涨可能受限，但长期来看硫产业链价值有望实现进一步爬升。同时，国内外硫产业链下游行业需求均将持续增长，对硫酸、硫的需求和价格起到支撑作用。根据中国硫酸工业协会2024年统计数据，化肥占硫酸消费结构的36.9%；硫酸法二氧化钛是第二大下游行业，消费占比达13.4%；己内酰胺是第三大下游行业，消费占比达6.5%。此外，新能源行业对硫酸的需求也将逐步释放。市场对磷酸铁锂材料需求的增长正推动硫酸、硫黄需求增长。2025年底，预计全球硫酸消费量将达到3.08亿吨，整体呈现增长态势，但中欧和西亚持平，大洋洲硫酸消费量将下降。

标准法规

（01）电子级硫酸 GB/T 41881-2022

（02）工业硫酸 GB/T 534-2024（代替GB/T 534-2014）

（03）化学试剂硫酸 GB/T 625-2024（代替GB/T 625-2007）

（04）酸性电镀铜溶液分析方法第3部分：电位滴定法测定硫酸的含量 HB/Z 5087.3-2004

（05）电化学抛光溶液分析方法 HB/Z 5105.1~5105.3-2000

（06）烷基苯磺酸中磺酸和硫酸含量的测定 HG/T 3614-1999

（07）锡铋合金镀层及电镀锡-铋合金溶液分析方法第6部分：酸碱滴定法测定硫酸含量 HB 20056.6-2011

（08）锡-铋合金镀层及电镀锡-铋合金溶液分析方法第7部分：电位滴定法测定硫酸含量 HB 20056.7-2011

（09）铝合金硫酸阳极氧化溶液分析方法电位滴定法测定游离硫酸和化合硫酸的含量 HB/Z 5104.1-1999

定义