硫黄燃烧与催化剂

时间:2023-11-17 11:39:01

“通常状况下,二氧化硫是硫黄燃烧时所产生的唯一气体,我们已经亲自验证过这个事实了。现在,我要告诉你们,硫黄不但能变为二氧化硫,并且还能变为含氧更多的氧化物,叫三氧化硫。三氧化硫溶于水,能与水化合成为一种强酸,就是我们制取氢气时所使用的硫酸。然而,通常我们将硫黄燃烧时,无论供给多少分量的氧气,产生的都是二氧化硫,那么三氧化硫究竟是怎么生成的呢?化学家告诉我们:二氧化硫和氧气原本就可以化合为三氧化硫,不过这个反应在通常状况下不会发生,只有将混合气体通过炽热的铂粉才可以。在这里,铂粉起到促进其他物质发生化学反应的作用,而铂粉自身并不参与物质化合。这在化学上叫作‘催化剂’。催化剂对于化学反应的作用和润滑油对于机械一样,催化剂能使化学反应快速进行。这就像润滑油能使机械快速转动一样。我们之前用氯酸钾制取氧气时,不是也加入了一些二氧化锰加速氯酸钾分解吗?那里的二氧化锰也是一种催化剂。

“将按照上述方法制成的三氧化硫通入水中,就可以制成硫酸,这是制造硫酸的一种方法,叫接触法。此外,还有另一种制造硫酸的方法,叫铅室法。你们知道,在化合物中有许多含氧极丰富的物质,有些物质中所含的氧结合得并不牢固,有时只需稍稍加热,就可以释放出来。例如,将氯酸钾放在炭火上就能产生氧气。有许多含氧的物质能将其中所含的部分氧转给不含氧或含氧不多的物质,硝酸就属于这一类。硝酸是一种用处十分广泛的强酸,可以用来氧化不含氧或含氧不多的物质。因此,若是硝酸和二氧化硫相互接触,硝酸就会送给二氧化硫一部分氧,使其成为三氧化硫。三氧化硫遇水蒸气就可以成为硫酸。那些烟囱中喷着黑烟的工厂,有许多都装备着巨大的炉灶,在制造着所有工业都不可缺少的硫酸。由燃烧含硫的黄铁矿得到的二氧化硫,由硫酸与硝石作用而生成的硝酸蒸气,以及由蒸发水而得到的水蒸气,一起被注入像屋子一样的大铅室中,硝酸送出氧使二氧化硫变为三氧化硫,再和水蒸气化合成为硫酸。

硫黄燃烧与催化剂

“硫酸是一种油状液体,比水约重2倍。纯净的硫酸是无色透明的。通常情况下,硫酸总会混有杂质而略带棕色。浓硫酸遇水能放出高热,我们制取氢气时感觉瓶子热,就是因为发生了这种变化。现在,让我们再做一次实验来证明这个事实。

“这个杯子盛有少量的水。我小心地倒入一些硫酸,并将其搅匀,这种混合物变得十分温暖。我们尝试用手触摸杯壁,就可以立刻察觉。硫酸对水有极强的吸收力,下面的实验可以证明这个事实。在杯中倒入少量浓硫酸,将其在空气中放置几天后,可以明显看见杯子中的液体已经增加了一倍多。这种体积的增加就是由于硫酸从四周的空气中吸收了大量水蒸气。当然,硫酸吸收了水分后,它的酸性就减弱了,所以我们要想保证硫酸的强酸性就必须将它放在一个密封的瓶子里才行。

“硫酸对于水的强吸收力成为其最显著的一种性质。动物质或植物质一般都是由碳和水(氢、氧)化合而成的,如果有哪种动物质或植物质和浓硫酸相遇,就会立即被夺去水分(氢、氧),只留下碳,就像燃烧过一样。所以,一切动物质或植物质受硫酸作用后都会被碳化——所谓碳化的意思就是变为了碳。例如,一根火柴杆是一种植物质,我将它浸在浓硫酸里,等过几分钟后拿出时,这根木杆已经变为黑色,这就是被浓硫酸变为了碳或称为碳化。”