我們知道硫能跟氧氣直接成二氧化硫和三氧化硫兩種硫的氧化物.這兩種硫都是酸性氧化物,它們是相應(yīng)的含氧酸(亞硫酸和硫酸)的酐。
二氧化硫(亞硫酐)和亞硫酸,二氧化硫的分子式是SO2,它相應(yīng)的水化物是亞硫酸,分子式是H2SO3.
1,二氧化硫的物理性質(zhì),二氧化硫是無色的氣體,具有令人咳嗆的特殊的刺激性氣味.在家庭里,有時時為了於滅種細(xì)菌,在屋內(nèi)熏燒硫黃時,就能聞到這種氣味。
二氧化硫有毒,它對粘膜有強烈的刺激作用.因此,在有關(guān)二氧化硫的試驗時,應(yīng)該特別注意通風(fēng).
二氧化硫比空氣重,和相同條件下同體積空氣的重量比是2.2。
二氧化硫容易溶解于水,在通常情況下,1體積水大概能夠溶解40體積的二氧化硫氣體。
二氧化硫是最容易液化的氣體之一,利用一般的致冷劑(冰和食鹽的混和物),或者在平常溫度下,把壓強增加到3~5個大氣壓,就能把它冷凝成液體.液態(tài)二氧化硫的沸點是-10C.
2.二氧化硫的化學(xué)性質(zhì),二氧化硫是一種酸性氧化物,它具有酸性氧化物的一般通性.例如:
(1)能跟水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸(亞硫酸)
S02+H20=H2S03
因此,二氧化硫又稱亞硫酐.
(2)能跟堿性氧化物化合生成鹽(亞硫酸鹽),例如
SO2+Cao=Caso3
亞硫酸鈣
(3)能能跟堿反應(yīng)生成鹽(亞硫酸鹽)和水,例如
SO2+2NAOH=Na2SO3 +H2O
亞硫酸鈉
二氧化硫除具有上述的一般酸性氧化物的通性以外,還具有它自己的特性:
(1)在二氧化硫分子里硫的化合價是4價,這還不是硫的最高化合價,因此,二氧化硫在一定條件下,還能眼更多的氧化合,二氧化硫在有催化劑(鉑石棉①等)存在時,在適當(dāng)?shù)母邷叵履軌虮豢諝饫锏难鯕庋趸?生成三氧化硫,反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
2SO2+O2=(鉑石棉)加熱=2S03
(2)二氧化硫?qū)δ承┯猩挠袡C物質(zhì)有漂白作用.如果在燃燒硫黃的玻璃鐘罩里放置用水浸濕過的紅色鮮花(圖2·7),可以看到花的紅色漸漸變淡.二氧化硫漂白物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)和上一章所講的氯氣的漂白作用完全不同.前面著講過,氯氣的漂白作用是由于氯氣跟水反應(yīng)后生成的次氯酸把色素氧化,變成無色物質(zhì).二氧化硫不能氧化色素,但它能和色素結(jié)合生成。
①銷石棉就是表面上附有許多極細(xì)鉑粉的石棉,把石棉在鉑氯酸(H2PtC16)的稀溶液里浸透,然后把它放在火焰上灼燒,鉑氯酸受熱分解,生成很細(xì)很細(xì)的粉,附著在石棉的表面上,由于鉑分散很細(xì),因此它的表面積很大,催化作用比通的鉑粉要強得多。
無產(chǎn)的化合物于這種無色化合數(shù)不是十分穩(wěn)定的,經(jīng)過種時它又重新分。因此,二化硫漂白的物質(zhì),
3.二氧化硫有著廣泛的用途,二氧化硫后生成的三氧化硫,是制造最重要的化工產(chǎn)品——硫酸的原料.二氧化磁可用作殺滅許多微生物的藥劑.推濕的谷念、下室、地溶、發(fā)麗等可用燃燒硫黃來熏殺霉菌,二氧化硫可以代氯氣用來漂白毛、絲、草帽綆等,因為這些物質(zhì)如果用氣求漂自,它們的纖維容易受到傷害。
利用二氧化硫容易液化的性質(zhì),可以用于某種機械冷卻器(例如電冰箱).先用歴氣機增加壓強,使二氧化硫氣體液化,然后讓它脈蒸發(fā),液態(tài)二氧化碗在發(fā)時要吸收大量氧化硫主要是由燃燒空氣的溫度急劇下降。
4.在工業(yè)上硫或黃鐵礦(FeS2)而產(chǎn)生的,反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
S+O2=-燃燒S02
4FeS2+1102=燃燒=2Fe2o3+8SO2
黃鐵礦生成二氧化硫的化學(xué)方程式的平衡,可按按以下步驟進行:
第一步,把反應(yīng)物和生成物的分子式分寫在方程式的兩邊,即
Fes2+02——Fe2o2+S02
第二步,先平衡方程式兩邊的鐵原子數(shù),右邊有2個鐵原子,左只有1個鐵原子,因此在左邊分子式FeS2前面添一系數(shù)“2”,得
2FS2+02--FE203+So2
第四步,再平衡方程式兩邊的氧原子數(shù),右邊共有11個氧原子,左邊只有2個氧原子,因此在左邊分子式O2前面添一系數(shù)11/2得
2FES2+11/2 O2--FE2O3+4s02
第五步,把各物質(zhì)的系數(shù)都乘以2,以消除O2前畫的分?jǐn)?shù),并在方程式兩邊劃上等號,并注明反應(yīng)條件,得
4FES2+11O2=燃燒=2Fe2O3+8S02
在實驗室里,二氧化硫通常用亞硫酸的分解反應(yīng)來制取但是亞硫酸是一種極不穩(wěn)定的酸,實驗室里沒有現(xiàn)成的亞硫酸,必須臨時制備.因此,要制取二氧化硫,先要制得亞硫酸(象實驗室里制取二氧化碳時先要制得碳酸一樣).亞硫酸可以利用亞硫酸鹽(通常用亞硫酸鈉)眼酸(通常用硫酸或稀鹽酸)的復(fù)分解反應(yīng)制得,這個反應(yīng)在常溫下就能進行,例如:
Na2S03+H2S04=H2S03+Na2S04
亞硫酸鈉 亞硫酸
生成的亞硫酸,立即分解生成二氧化硫和水:
H2SO3=H20+SO2
把這兩個反應(yīng)相加,總的反應(yīng)是:
Na2S03+H2S04 =Na2S04+H2O+S02
實驗室里制二氧化硫的裝置如圖28所示,在蒸餾燒瓶(有支管的)A里放入亞硫酸粉末(亞硫酸鈉是一種白色粉末),由分液漏斗B逐滴滴入稀硫酸,燒瓶里立即有二氧化硫氣體產(chǎn)生,為了使生成的二氧化硫干燥,先把它通過盛有濃硫酸的C瓶(濃碗酸有強烈的吸收水蒸氣的性質(zhì),因此能干燥氣體),再把這デ的二氧化磁氣體導(dǎo)入浸在致冷劑(Ww鹽的混物)里的試D里.幾分鐘后,可以在試管頭少量液態(tài)的二氧化硫,如果把試管取出,用手握住底由于受愛到手心的熱,就立刻沸騰而的液態(tài)二氧化硫。
5.亞硫酸,二氧化硫溶解于水,眼水反應(yīng)生成亞硫因為亞硫酸很不穩(wěn)定,容易分解重新放出二氧化硫,因此,我們只能制得很稀的亞硫酸的水溶液(和第一冊3·42335講的碳酸一樣)。
亞硫酸具有顯著的酸性,它雖弱于鹽酸、硫酸和硝酸等強酸但強于碳酸酸、氫硫酸、醋酸等弱酸,因此可以說它是一種中等度的酸。
亞硫酸具有酸的一般通性(參看第一冊第五章55·4).例如:
Mg+H2SO3 =Mgso3+H2
亞硫酸鎂
Cao+H2SO3=Caso3+H2O
亞硫酸鈣
2NAOH+H2S03=Na2SO3+2H2O
亞硫酸鈉
由于亞硫酸的不穩(wěn)定性,它跟其他鹽類的反應(yīng)一般不易發(fā)生。
亞硫酸的特性是容易被氧化.把亞硫酸放在敵口容器里,慢慢地被空氣里的氧氣氧化而成硫酸:
2H2S03+O2=2H2S04
亞硫酸 硫酸
6.亞硫酸鹽,亞硫酸是是二價酸,因此,它可以生成正鹽,也可以生成酸式鹽.例如,當(dāng)亞硫酸跟過量的氫氧化鈉反應(yīng)時,生成正鹽(Na2SO3);氫氧化鈉用量不足時,生成酸式鹽(NAHS03)
H2SO3 +2NAOH= Na2SO3+2H2O
亞硫酸鈉
H2SO3+NAOH=NAHSO3+H2O
亞硫酸氫鈉
過量的亞硫酸跟消石灰反應(yīng)(或把二氧化硫氣體通入氫氧化鈣)2生成亞硫酸氫鈣[Ca(HSO3)2]
2H2S03 +Ca(OH)2 =Ca(HSO3)2+2H20
亞硫酸 氫氧化鈣 亞硫酸氫鈣
亞硫酸氫鈣能夠溶解木材里的膠狀物質(zhì)(稱做“木素”).因此在造紙工業(yè)上,用亞碗酸氫鈣和切成小片的木材共煮,可得比較純粹的纖維素。
亞硫酸鈉和草酸(一種有機酸,它的分子式是H2C2O4,是一種白色結(jié)晶)的混和物在干燥時不起反應(yīng),遇水能緩慢地出二氧化硫,可以用來漂白草帽緶等。