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二氧化硫的“五性”

来源:未知作者:黄惠 点击:所属专题: 二氧化硫
一、溶解性 SO 2 易溶于水(1:40体积比),由于这一点,实验室中常使用溶质的质量分数为70%左右的硫酸,也可用浓硫酸与Na 2 SO 3 固体反应制取SO 2 。但一定不能用很稀的硫酸,因为SO 2 在水中的溶解度较大,常温常压下1体积水能溶解40体积的SO 2 。 二、SO 2 的漂白性

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一、溶解性

   SO2易溶于水(1:40体积比),由于这一点,实验室中常使用溶质的质量分数为70%左右的硫酸,也可用浓硫酸与Na2SO3固体反应制取SO2。但一定不能用很稀的硫酸,因为SO2在水中的溶解度较大,常温常压下1体积水能溶解40体积的SO2

二、SO2的漂白性

二氧化硫能跟某些有色物质化合生成不稳定的无色物质,从而将某些有色物质漂白。如:SO2能使品红试液褪色,体现了SO2的漂白性。经二氧化硫漂白的无色物质长久放置或加热又会发生分解,物质又会恢复原色,所以二氧化硫的漂白过程是可逆的。也就是说二氧化硫的漂白是暂时性的,而次氯酸和过氯化钠的漂白是永久性的。工业上常用二氧化硫漂白某些有色物质。此外,二氧化硫还能够杀灭霉菌和细菌,可以用作食物和干果的防腐剂。

几种常见物质的漂白性比较


 


具有漂白性的物质


物质


HClO、O3、H2O2、Na2O2


SO2


木炭


原理


将有色物质氧化分解


与有色物质结合生成无色物质


将有色物质的分子吸附在其表面


实质


氧化还原反应


非氧化还原反应


物理吸附


效果


永久性


暂时性


暂时性


范围


可漂白大多数有色物质,能使紫色石蕊褪色


可漂白某些有色物质,不能使石蕊试液褪色


可吸附某些有色物质的分子



如把Cl2和SO2等物质的量混合用于漂白,能否增强漂白效果?为什么?

〖答案〗不能,两者会发生反应:SO2+Cl2+2H2O=== H2SO4+2HCl,从而完全失去漂白作用。

三、酸性

SO2具有氧化物的通性。表现在:

⑴与水反应:  

生成的亚硫酸是一种不稳定的中强酸(易分解生成二氧化硫和水),有较强的还原性和较弱的氧化性。

⑵与碱反应:用量不同,可以生成两种盐

2NaOH十SO2(不足量)=Na2SO3十H2O  NaOH十SO2(过量)=NaHSO3

说明:SO2气体类似于CO2气体,当向石灰水通入SO2气体时,能析出白色沉淀,当SO2过量时沉淀又溶解。

Ca(OH)2十SO2=CaSO3↓十H2O  CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2

但应特别注意的是:当SO2通入到与CaC12、BaC12溶液中,没有沉淀产生,也即不能与CaC12、BaC12反应。这一点同学们最容易出错。

[例1] 将SO2通到红色酚酞试液中,发现红色消失,主要是因为SO2  (  )

 (A)有漂白性  (B)有还原性  (C)有氧化性  (D)溶于水后显酸性

[答案] (D)

[解析] 显红色的酚酞试液是因为酚酞遇碱呈红色的缘故,通入SO2实际上就是加入亚硫酸,亚硫酸中和碱并使溶液呈酸性,而酚酞在酸性条件下为无色,所以颜色消失,并不是漂白性造成的。

四、氧化性

+4价的硫有弱的氧化性,主要表现在与硫化氢的反应上SO2+2H2S=3S+2H2O(气体、溶液中均可反应)

[例2]下列反应中,SO2表现氧化性的是 (  )

A.2SO2+O2→2SO3   B.SO2+H2O===H2SO3   C.2H2S+SO2===3S↓+2H2O   D.SO2+2H2O+Cl2===H2SO4+2HCl

[答案] (C)[解析] SO2在反应中表现氧化性,即要接受电子,化合价降低。

(A)项反应 硫的化合价升高,(B)项反应 硫的化合价未变,(C)项反应 硫的化合价降低,(D)项反应 硫的化合价升高,只有(C)项符合题目要求。

五、还原性

 ⑴与氧气的反应:

由于SO2中硫元素为+4价,属于中间价态,所以SO2既有氧化性又有还原性。与氧气在催化剂存在时反应,但在空气中是不易被氧气氧化的。

 SO3在标准状况下是一种无色固体,熔沸点较低。SO3是H2SO4二氧化硫的“五性”酸酐。SO3十H2O=H2SO4此反应发生时放出大量的热。上述两个反应用于工业上制硫酸。

⑵被氯水氧化:

SO2+Cl2+H2O=H2SO4+2HCl,SO2也能被溴水,碘水氧化:SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI

⑶被其他氧化剂所氧化(如高锰酸钾、硝酸等),能使KMnO4(H+)溶液褪色。

5SO2+ 2KMnO4+ 2H2O == K2SO4+ 2MnSO4+ 2H2SO4

   SO2+ 2HNO3== H2SO4+ 2NO2

[例3] C12和SO2都具有漂白作用,若将等物质的量的这两种气体混合后,通入品红和BaC12的混合溶液,能观察到的现象是(  )

①溶液很快褪色  ②溶液不褪色  ③出现沉淀  ④不出现沉淀

(A)①②  (B)①③  (C)②③  (D)②④

[答案]  (C)

[解析]  尽管潮湿的C12和SO2都具有漂白作用,但C12具有强氧化性,而SO2具有还原性,若同时使用,它们将会发生如下反应:C12+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl,这样两者等物质的量混合,会完全丧失漂白作用,溶液不会褪色,而生成的H2SO4会和BaC12反应生成不溶于水和酸的白色沉淀BaSO4

[例4]  我国农业因遭受酸雨而造成的损失每年高达15多亿元。为了有效控制酸雨,目前国务院已批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。

  ⑴正常雨水的pH约为5.6,这是因为溶解了二氧化硫的缘故。酸雨的pH<5.6。现取某地雨水样品一份,每隔一段时间测定一次该雨水样品的pH,所得数据如下:


测试时间/h


0


1


2


3


4


雨水的pH


4.73


4.62


4.56


4.55


4.55

  分析数据,回答下列问题:

    ①雨水样品的pH变化的原因是(用化学方程式表示)                      ;

    ②如果将刚取样的上述雨水与自来水相混合,pH将变    ,原因是(用化学方程式表示)       。  

    ⑵你认为减少酸雨产生可采取的措施是       

    ①少用煤作燃料  ②把工厂烟囱造高  ③燃料脱硫  ④在已酸化的土壤中加石灰  ⑤开发新能源

    A.①②③    B.②③④⑤    C.①③⑤     D.①③④⑤

    ⑶在英国进行的一项研究结果表明,高烟囱可以有效地降低地面SO2浓度。在20世纪的60年代~70年代的10年间,由发电厂排放出的SO2增加了35%,但由于建筑高烟囱的结果,SO2地面浓度降低了30%之多。请从全球环境保护的角度,分析这种方法是否可取?简述其理由。

  解析  分析图表可知,从开始到4小时之间,雨水样品的pH不断减小,说明酸性逐渐增强,从4小时以后,雨水样品的pH不再发生变化,说明酸性不变。H2SO3为中强酸,只发生部分电离,所以开始时pH较大;H2SO3具有还原性,易被空气中的O2氧化为强酸H2SO4,随着时间延续H2SO3逐渐变为H2SO4,pH不断减小;当H2SO3全部转化为H2SO4后,溶液的pH不再变化。自来水中有强氧化剂Cl2(或HClO)。减少硫的排放才能减少酸雨的产生。

    雨水放置时pH逐渐变小,是因为雨水中H2SO3被空气中氧气逐步氧化成强酸H2SO4。雨水与自来水混合,H2SO3也被自来水中的Cl2(或HClO)氧化成强酸H2SO4,故pH也将变小。

  答案 ⑴①2H2SO3+ O2== 2H2SO4    ②小; H2SO3+ Cl2+ H2O == H2SO4+ 2HCl (或H2SO3+ HClO == H2SO4+ HCl )  

    ⑵ C     ⑶不可取,加高烟囱并没有减少SO2的总产量,所以从全球总体看,高空的SO2仍然会形成酸雨。

 [例5] 为防治酸雨。降低煤燃烧时向大气排放的SO2,工业上将生石灰和含硫煤混合使用,请写出燃烧时,有关“固硫”(不使含硫的化合物进入大气)反应的化学方程式为_____、______、______。

分析:

此题所涉及的内容和工业生产、日常生活密切相关,有些内容可能学生不知道。解答本类题目关键是对所给的信息进行充分的加工,利用所学的基础知识、基本原理、已有的经验解答题目。此题关键知道酸雨的形成是由于燃煤产生大量的SO2溶于水,即有反应S+O2=SO2。加入生石灰后必发生反应SO2+CaO=CaSO3,将SO2转化为CaSO3而不排放到大气中,同时知道CaSO3不稳定将和空气中的O2发生反应,即:2CaSO3+O2=2CaSO4

[例6]  某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验:

二氧化硫的“五性”

    ⑴在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢 复红色,则原溶液可能是        溶液;加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是       。  

    ⑵在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色,则此溶液可能是      溶液;加热时溶液由无色变为红色的原因是            。  

  解析  根据图中装置分析:

    ⑴中红色溶液可以是试剂与指示剂作用变红色,加热后试剂挥发为气体,红色变浅,冷却后,气体又溶解在原溶液中又变红色。

    ⑵中一种气体溶解在原红色溶液中,并反应生成无色物质,加热后,又放出反应的气体,无色物质又变为有色物质,冷却后,气体又溶解在原溶液中,与有色物质反应生成无色物质。

  答案:

    ⑴稀氨水和酚酞;稀氨水中NH3逸出,所以颜色变浅。

    ⑵溶有SO2的品红;SO2从溶液中逸出,品红溶液恢复原红色。

 

(责任编辑:化学自习室)
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