浓硫酸溶于水为什么放热:水分子拉扯分子断键释放大量内能

浓硫酸溶于水为什么放热:水分子拉扯分子断键释放大量内能

实验室通风橱里的玻璃烧杯刚架上铁架台,玻璃棒还斜靠在杯沿,盯着杯底快速上浮的白雾,才真切弄懂浓硫酸溶于水为什么放热,之前课本上干巴巴的文字根本没摸到实际的体感。

当初做基础酸碱配制实验,带教的老技工反复叮嘱绝对不能把水倒进浓硫酸,当时只当是考试要背的考点,完全没琢磨透背后的原理,上手操作时还抱着侥幸心理,觉得少量液体应该不会出问题。取用的98%浓硫酸只有二十毫升,量筒里接好纯水打算直接往里倒,刚倾倒半烧杯清水,烧杯外壁瞬间烫得没法触碰,透明杯壁快速蒙上一层细密水汽,手里的量筒差点直接脱手。

烧杯底部的液体翻滚出细碎气泡,凑近能闻到刺鼻的酸雾飘出来,台面的隔热垫都被烘得微微发软,慌忙把玻璃棒插进液体里搅拌,杯身的温度还在持续往上窜,指尖隔着实验手套都能感知到灼热。后来才反应过来,整瓶浓硫酸内部的分子之间牢牢绑在一起,想要把这些分子拆解开,本身就需要吸收不少环境里的热量,可清水接触浓硫酸之后,大量水分子会主动包裹硫酸分子,这个结合的过程会往外涌出海量热量,散出去的热量远远超过拆分分子消耗的热量,烧杯才会快速升温。

同组的同学当时记录了实验温度,初始室温二十二度,混合完成不到三十秒,烧杯内液体温度直接冲到一百一十度,烧杯外壁的隔热层都出现轻微变形。他之前做过稀释稀硫酸的对照实验,稀硫酸加水全程温度几乎没有浮动,两者的差距彻底印证了分子结合放热的逻辑。稀硫酸里硫酸分子早就和水分子完成结合,再加入清水只会产生极微弱的热量变化,浓硫酸内部留存大量未结合的硫酸分子,遇水就会触发剧烈的水合反应。

当时慌乱间找来冷水浇在烧杯外壁降温,烧杯外壁的玻璃瞬间出现细密裂纹,老技工听见动静快步走过来,看见台面发烫的烧杯直接叫停了整组实验。他伸手摸了摸烧杯外侧,开口说当初刚入行的时候,也试过逆向稀释浓硫酸,烧杯直接炸裂,飞溅的酸液腐蚀了实验服,好几天皮肤都带着灼烧感。

后续重新规范操作,沿着烧杯内壁缓慢倾倒浓硫酸,全程不停搅动玻璃棒,烧杯外壁只是微微发热,温度上升幅度控制在二十度以内,完全没有出现沸腾白雾的情况。两种操作带来的温度差距,直观体现出水合反应释放热量的多少,浓硫酸分子和水分子的配位结合,会把储存的化学能转化成热能扩散出去,没有持续搅拌带走热量的话,水体局部温度会快速突破沸点,直接出现暴沸喷溅的危险状况。

收拾实验器材的时候,指尖还残留着玻璃烧杯传来的余温,盯着清洗干净的烧杯内壁,才彻底放下当初只死记知识点的模糊认知。操作台的温度计还摆在原位,上面定格的高温数值,成了记牢这个化学现象最实在的凭证。

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