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水倒入浓硫酸中为何不见沸腾飞溅

作者：黄新阶熊兵

来源：《发明与创新(学生版)》2013年第08期

人民教育出版社出版的初中化学下册安排了浓硫酸稀释演示实验。该实验的操作方法是：“把浓硫酸沿烧杯壁缓慢地注入盛水的烧杯里……”教科书进一步描述：“如果水滴入浓硫酸中，由于水的密度比浓硫酸小，它就浮在浓硫酸上面，溶解时放出的热能使水立刻沸腾，使硫酸液滴向四周飞溅。”

我们用密闭的锥形瓶演示时，将水通过分液漏斗滴入盛有浓硫酸的锥形瓶中，没有见到液体飞溅现象；快速将分液漏斗中的水注入锥形瓶中，还是没有看到液体沸腾而飞溅的现象。为此我们对该实验进行了深入探究。

一、理论分析

一切物质溶解在水中都包含扩散和水合两个过程。其中扩散是吸热反应，水合是放热反应；浓硫酸遇水温度上升，说明硫酸分子扩散到水中吸热比硫酸分子水合时放出的热量少。如果要让水沸腾，浓硫酸遇水放出的热量必须足够多，能让温度达到液体的沸点。

显然，几滴水滴入浓硫酸中放出的热量十分有限，不可能产生“水沸腾致使酸液飞溅”的现象。为了证实这一判断，我们查阅了化工词典并进行实验。

二、实验数据

从化工手册硫酸沸点曲线图上看，浓度为98.3%的硫酸沸点最高，为338.8℃；浓度高于98.3%的硫酸沸点下降。当硫酸浓度在 98.3%以下时，沸点随浓度的升高而升高，浓度为10%时沸点是100℃，浓度为50%沸点约为130℃。

我们用浓度为98%的硫酸做硫酸与水混合温度变化实验，实验结果如下。

三、研究结论

1.浓H2SO4与水混合时，无论酸多水少（体积）还是水多酸少，混合时最高温度都远低于混合液稀硫酸的沸点。

2.序号1～6的操作都是把水倒入浓H2SO4中，除了有些白雾之外，都不见“水沸腾”和“酸液四溅”的现象发生。无论酸多还是水多，其混合液沸点都高于100℃，这就是实验不可能出现“水沸腾”和“酸液四溅”现象的根本原因。

硫酸和水混合时温度升高，水和酸相互溶解的速度很快，“水的密度较小，浮在浓H2SO4上面”的情况是不符合实际的想象。

3.把水注入硫酸时，不论快速加水还是慢慢滴入水，都不会出现“水沸腾”和“酸液四溅”的现象。显然，“如果水滴入浓硫酸中，由于水的密度比浓硫酸小，它就浮在浓硫酸上面，溶解时放出的热能使水立刻沸腾，使硫酸液滴向四周飞溅”是一个臆想结论。