Оксиды серы. Серная кислота | АЛХИМИК

 Сера с кислородом образует два оксида: SO₂ – оксид серы (IV) и SO₃ – оксид серы (VI).

Оксид серы (IV) — SO₂ (сернистый газ, сернистый ангидрид)

Сернистый газ – это бесцветный газ с резким запахом, ядовит. Тяжелее воздуха более чем в два раза. Хорошо растворяется в воде. При комнатной температуре в одном объёме воды растворяется около 40 объёмов сернистого газа, при этом образуется сернистая кислота H₂SO₃.

Химические свойства

Кислотно-основные свойства

Сернистый газ – типичный кислотный оксид. Он взаимодействует:

а) с основаниями, образуя два типа солей: кислые (гидросульфиты) и средние (сульфиты):

SO₂ + NaOH = NaHSO₃

SO₂ + 2NaOH = Na₂SO₃ + H₂O

б) с основными оксидами:

SO₂ + CaO = CaSO₃

SO₂ + K₂O = K₂SO₃

в) с водой:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Сернистая кислота существуют только в растворе, относится к двухосновным кислотам. Сернистая кислота обладает всеми общими свойствами кислот.

Окислительно – восстановительные свойства

В окислительно-восстановительных  процессах сернистый газ может быть как окислителем, так и восстановителем, потому что атом серы в этом соединении имеет промежуточную степень окисления +4.

Как окислитель SO₂ реагирует с более сильными восстановителями, например с сероводородом:

SO₂ + 2H₂S = 3S↓ + 2H₂O

Как восстановитель SO₂ реагирует с более сильными окислителями, например с кислородом в присутствии катализатора, с хлором и т.д.:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

SO₂ + Cl₂ + 2H₂O = H₂SO₃ + 2HCl

Получение

1) Сернистый газ образуется при горении серы:

S + O₂ = SO₂

2) В промышленности его получают при обжиге пирита:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

3) В лаборатории сернистый газ можно получить:

а) при действии кислот на сульфиты:

Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SO₃→SO₂↑ + H₂O

б) при взаимодействии концентрированной серной кислоты с тяжелыми металлами:

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Применение

Сернистый газ находит широкое применение в текстильной промышленности для отбеливания различных изделий. Кроме того, его используют в сельском хозяйстве для уничтожения вредных микроорганизмов в теплицах и погребах. В больших количествах SO₂ идет на получение серной кислоты.

Оксид серы (VI) – SO₃ (серный ангидрид)

Серный ангидрид SO₃ – это бесцветная жидкость, которая при температуре ниже 17^оС превращается в белую кристаллическую массу. Очень хорошо поглощает влагу (гигроскопичен).

Химические свойства

Кислотно-основные свойства

Как типичный кислотный оксид серный ангидрид взаимодействует:

а) с основаниями, образуя два типа солей – кислые (гидросульфиты) и средние (сульфаты):

SO₃ + NaOH = NaHSO₄

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

б) с основными оксидами:

SO₃ + CaO = CaSO₄

в) с водой:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Особым свойством SO₃ является его способность хорошо растворяться в серной кислоте. Раствор SO₃ в серной кислоте имеет название олеум.

Образование олеума: H₂SO₄ +

nSO₃ = H₂SO₄ ∙ nSO₃

Окислительно-восстановительные свойства

Оксид серы (VI) характеризуется сильными окислительными свойствами (обычно восстанавливается до SO₂):

3SO₃ + H₂S = 4SO₂ + H₂O

Получение и применение

Серный ангидрид образуется при окислении сернистого газа:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

В чистом виде серный ангидрид практического значения не имеет. Он получается как промежуточный продукт при производстве серной кислоты.

Серная кислота H₂SO₄

Упоминания о серной кислоте впервые встречаются у арабских и европейских алхимиков. Ее получали, прокаливая на воздухе железный купорос (FeSO₄∙7H₂O): 2FeSO₄ = Fe₂O₃ + SO₃↑ + SO₂↑ либо смесь серы с селитрой: 6KNO₃ + 5S = 3K₂SO₄

+ 2SO₃↑ + 3N₂↑, а выделяющиеся пары серного ангидрида конденсировали. Поглощая влагу, они превращались в олеум. В зависимости от способа приготовления H₂SO₄ называли купоросным маслом или серным маслом. В 1595 г. алхимик Андреас Либавий установил тождественность обоих веществ.

Долгое время купоросное масло не находило широкого применения. Интерес к нему сильно возрос после того, как в XVIII в. был открыт процесс получения из индиго индигокармина – устойчивого синего красителя. Первую фабрику по производству серной кислоты основали недалеко от Лондона в 1736 г. Процесс осуществляли в свинцовых камерах, на дно которых наливали воду. В верхней части камеры сжигали расплавленную смесь селитры с серой, затем туда запускали воздух. Процедуру повторяли до тех пор, пока на дне ёмкости не образовывалась кислота требуемой концентрации.

В XIX в. способ усовершенствовали: вместо селитры стали использовать азотную кислоту (она при разложении в камере даёт NO

2). Чтобы возвращать в систему нитрозные газы были сконструированы специальные башни, которые и дали название всему процессу – башенный процесс. Заводы, работающие по башенному методу, существуют и в наше время.

Серная кислота

Серная кислота – это тяжелая маслянистая жидкость без цвета и запаха, гигроскопична; хорошо растворяется в воде. При растворении концентрированной серной кислоты в воде выделяется большое количество тепла, поэтому ее надо осторожно приливать в воду (а не наоборот!) и перемешивать раствор.

Раствор серной кислоты в воде с содержанием H₂SO₄ менее 70% обычно называют разбавленной серной кислотой, а раствор более 70% — концентрированной серной кислотой.

Химические свойства

Кислотно-основные свойства

Разбавленная серная кислота проявляет все характерные свойства сильных кислот. Она реагирует:

а) с основными оксидами:

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O

б) с основаниями:

H₂SO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

в) с солями:

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + 2HCl

Процесс взаимодействия ионов Ва²⁺ с сульфат-ионами SO₄²⁺ приводит к образованию белого нерастворимого осадка BaSO₄. Это качественная реакция на сульфат-ион.

Окислительно – восстановительные свойства

В разбавленной H₂SO₄ окислителями являются ионы водорода Н⁺, а в концентрированной – сульфат-ионы SO₄²⁺. Ионы SO₄²⁺ являются более сильными окислителями, чем ионы Н⁺ (см.схему).

В разбавленной серной кислоте растворяются металлы, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся до водорода. При этом образуются сульфаты металлов и выделяется водород:

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑

Металлы, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся после водорода, не реагируют с разбавленной серной кислотой:

Cu + H₂SO₄ ≠

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, особенно при нагревании. Она окисляет многие металлы, неметаллы и некоторые органические вещества.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с металлами, которые в электрохимическом ряду напряжений находятся после водорода (Cu, Ag, Hg), образуются сульфаты металлов, а также продукт восстановления серной кислоты – SO₂.

Реакция серной кислоты с цинком

Более активными металлами (Zn, Al, Mg) концентрированная серная кислота может восстанавливаться до свободной серы или сероводорода. Например, при взаимодействии серной кислоты с цинком, магнием, алюминием в зависимости от концентрации кислоты одновременно могут образовываться различные продукты восстановления серной кислоты – SO₂, S, H₂S:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

3Zn + 4H₂SO₄ = 3ZnSO₄ + S↓ + 4H₂O

4Zn + 5H₂SO₄ = 4ZnSO₄ + H₂S↑ + 4H₂O

На холоде концентрированная серная кислота пассивирует некоторые металлы, например алюминий и железо, поэтому ее перевозят в железных цистернах:

Fe + H₂SO₄ ≠

Концентрированная серная кислота окисляет некоторые неметаллы (серу, углерод и др.), восстанавливаясь до оксида серы (IV) SO

2:

S + 2H₂SO₄ = 3SO₂↑ + 2H₂O

C + 2H₂SO₄ = 2SO₂↑ + CO₂↑ + 2H₂O

Получение и применение

Реакция серной кислоты с сахаром

В промышленности серную кислоту получают контактным способом. Процесс получения происходит в три стадии:

1. Получение SO₂ путем обжига пирита:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂↑

2. Окисление SO₂ в SO₃ в присутствии катализатора – оксида ванадия (V):

2SO₂ + O₂ = 2SO₃

3. Растворение SO₃ в серной кислоте:

H₂SO₄ + nSO₃ = H₂SO₄ ∙ nSO₃

Полученный олеум перевозят в железных цистернах. Из олеума получают серную кислоту нужной концентрации, приливая его в воду. Это можно выразить схемой:

H₂SO₄ ∙ nSO₃ + H₂O = H₂SO₄

Серная кислота находит разнообразное применение в самых различных областях народного хозяйства. Ее используют для осушки газов, в производстве других кислот, для получения удобрений, различных красителей и лекарственных средств.

Соли серной кислоты

Железный купорос

Большинство сульфатов хорошо растворимы в воде (малорастворим CaSO₄, еще менее PbSO₄ и практически нерастворим BaSO₄). Некоторые сульфаты, содержащие кристаллизационную воду, называются купоросами:

CuSO₄ ∙ 5H₂O              медный купорос

FeSO₄ ∙ 7H₂O               железный купорос

Соли серной кислоты имеют все общие свойства солей. Особенным является их отношение к нагреванию.

Сульфаты активных металлов (Na, K, Ba) не разлагаются даже при 1000^оС, а других (Cu, Al, Fe) – распадаются при небольшом нагревании на оксид металла и SO₃:

Na₂SO₄ ≠

CuSO₄ = CuO + SO₃

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Производство серной кислоты контактным способом» Производство-серной-кислоты-контактным-способом.docx (36 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

*на изображении записи фотография медного купороса

Похожее

al-himik.ru

Соединения серы (IV)

SO₂ — оксид серы (IV). Физические свойства.

SO₂ — диоксид серы, сернистый газ, сернистый ангидрид. При обычной температуре — бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворим в воде (в 1 л воды при 20°С растворяется — 40 л SO₂).

Способы получения

1. Окисление кислородом серы, сероводорода, сульфидов

2. Термическое разложение сульфитов

CaSO₃ = СаО + SO₂↑

3.Действие сильных кислот на сульфиты

Na₂SO₃ + 2HCl = SO₂ + Н₂O + 2NaCI

4.Взаимодействие конц. H₂SO₄ с восстановителями, например:

2H₂SO₄ + Си = SO₂↑ + CuSO₄ + 2Н₂O

Химические свойства

При растворении SO₂ в воде происходит его частичное соединение с молекулами воды — об разуется слабая сернистая кислота.

SO₂ + СаО = CaSO₃ сульфит кальция

SO₂ + NaOH = NaHSO₃ гидросульфит натрия

SO₂ + 2NaOH = Н₂O + Na₂SO₃ сульфит натрия

Диоксид серы окисляется в газовой фазе до SO₃:

2SO₂ + O₂ = SO₃

SO₂ + O₃ = SO₃+ O₂

SO₂+ NO₂ = SO₃ + NO

На свету легко окисляется хлором:

SO₂ + Cl₂ — SO₂Cl₂ хлористый сульфурил

В водных растворах при окислении SO₂ образуется серная кислота H₂SO₄:

SO₂ + 2HNO₃ = H₂SO₄ + 2NO₂

SO₂ + Н₂O₂ = H₂SO₄

Обесцвечивание окрашенных окислителей (КМпO₄ и Вr₂) — качественная реакция для распознавания SO₂ (например, отличие его от СO₂, СО, СН₄ и многих других газов):

SO₂ + Вr₂ + 2Н₂О = H₂SO₄ + 2НВr

3SO₂ + 2КМпO₄ + 4Н₂О = 3H₂SO₄ + 2MnO₂↓ + 2КОН

Продуктом восстановления SO₂ чаще всего является свободная сера.

SO₂ + 2Н₂S = 3S↓ + 2Н₂О

SO₂ + 2СО = S + 2CO₂

H₂SO₃ — сернистая кислота

В свободном состоянии не выделена. Очень непрочное соединение. Образуется при растворении SO₂ в воде. Обладает свойствами слабой кислоты.

Сульфиты и гидросульфиты

2-х основная сернистая кислота образует при взаимодействии со щелочами 2 ряда солей: нормальные (средние) — сульфиты Me_x(SO₃)_y и кислые — гидросульфиты Me(HSO₃)_x.

Сульфиты щелочных Me и аммония растворимы в воде. Сульфиты остальных Me нерастворимы в воде (или не существуют).

Гидросульфиты Me хорошо растворимы в Н₂O, некоторые из них существуют только в растворе, например, Ca(HSO₃)₂.

Водные растворы сульфитов вследствие гидролиза имеют щелочную среду (окрашивают лакмус в синий цвет).

SO₃^— + Н₂O = HSO₃^— + ОН^—

Na₂SO₃ + Н₂O = NaHSO₃ + NaOH

Химические свойства сульфитов

1. Взаимодействие с сильными кислотами:

Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + SO₂↑ + Н₂O

NaHSO₃ + HCl = NaCl + SO₂↑ + Н₂O

Оба типа солей разлагаются сильными кислотами, при этом слабая сернистая кислота вытесняется в виде SO₂ и Н₂O.

2. Термическое разложение сульфитов:

CaSO₃ = СаО + SO₂↑

3. Нормальные сульфиты в водных растворах, содержащих избыток SO₂, превращаются в гидросульфиты

CaSO₃ + SO₂ + Н₂O = Ca(HSO₃)sub>2

Благодаря этой реакции нерастворимые в воде сульфиты превращаются в растворимые гидросульфиты

4. Ионно-обменные реакции с другими солями, приводящие к образованию нерастворимых сульфитов:

Na₂SO₃ + ZnCl₂ = ZnSO₃↓ + 2NaCl

I. Сульфиты как восстановители.

Сульфиты, подобно SO₂, могут быть и восстановителями, и окислителями, поскольку атомы серы в анионах SO₃ находятся в промежуточной С.О. +4

В водных растворах и сульфиты, и гидросульфиты легко окисляются до сульфатов. Примеры реакций:

Na₂SO₃ + Вr₂ + Н₂O = Na₂SO₄ + 2НВr

5K₂SO₃ + 2КМпO₄ + 3H₂SO₄ = 6K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3Н₂O

Даже твердые сульфиты при хранении на воздухе медленно окисляются до сульфатов:

2Na₂SO₃ + O₂ = 2Na₂SO₄

II. Сульфиты как окислители.

Эти реакции не столь многочисленны. При нагревании сухих сульфитов с такими активными восстановителями, как С, Mg, Al, Zn, они переходят в сульфиды:

Na₂SO₃ + ЗС = Na₂S + ЗСО

III. Диспропорционирование сухих сульфитов.

При нагревании до высоких температур сульфиты медленно превращаются в смесь сульфатов и сульфидов:

4K₂SO₃ = 3K₂SO₄ + K₂S

examchemistry.com

Сернистый газ — физические свойства, получение и применение :: SYL.ru

Сернистый газ имеет молекулярное строение, аналогичное озону. Атом серы, находящийся в центре молекулы, связан с двумя атомами кислорода. Этот газообразный продукт окисления серы не имеет цвета, издает резкий запах, при изменении условий легко конденсируется в прозрачную жидкость. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает антисептическими свойствами. В больших количествах получают SO₂ в химической промышленности, а именно в цикле сернокислотного производства. Газ широко используется для обработки сельскохозяйственных и пищевых продуктов, отбеливания тканей в текстильной промышленности.

Систематические и тривиальные названия вещества

Необходимо разобраться в многообразии терминов, относящихся к одному и тому же соединению. Официальное название соединения, химический состав которого отражает формула SO₂, — диоксид серы. ИЮПАК рекомендует использовать этот термин и его английский аналог — Sulfur dioxide. Учебники для школ и ВУЗов чаще упоминают еще такое название — оксид серы (IV). Римской цифрой в скобках обозначена валентность атома S. Кислород в этом оксиде двухвалентен, а окислительное число серы +4. В технической литературе используются такие устаревшие термины, как сернистый газ, ангидрид сернистой кислоты (продукт ее дегидратации).

Состав и особенности молекулярного строения SO₂

Молекула SO₂ образована одним атомом серы и двумя атомами кислорода. Между ковалентными связями имеется угол, составляющий 120°. В атоме серы происходит sp2-гибридизация — выравниваются по форме и энергии облака одного s и двух p-электронов. Именно они участвуют в образовании ковалентной связи между серой и кислородом. В паре О—S расстояние между атомами составляет 0,143 нм. Кислород более электроотрицательный элемент, чем сера, значит, связывающие пары электронов смещаются от центра к внешним углам. Вся молекула тоже поляризована, отрицательный полюс — атомы О, положительный — атом S.

Некоторые физические параметры диоксида серы

Оксид четырехвалентной серы при обычных показателях окружающей среды сохраняет газообразное агрегатное состояние. Формула сернистого газа позволяет определить его относительную молекулярную и молярную массы: Mr(SO₂) = 64,066, М = 64,066 г/моль (можно округлять до 64 г/моль). Этот газ почти в 2,3 раза тяжелее воздуха (М(возд.) = 29 г/моль). Диоксид обладает резким специфическим запахом горящей серы, который трудно перепутать с каким-либо другим. Он неприятный, раздражает слизистые покровы глаз, вызывает кашель. Но оксид серы (IV) не такой ядовитый, как сероводород.

Под давлением при комнатной температуре газообразный сернистый ангидрид сжижается. При низких температурах вещество находится в твердом состоянии, плавится при –72…–75,5 °C. При дальнейшем повышении температуры появляется жидкость, а при –10,1 °C вновь образуется газ. Молекулы SO₂ являются термически устойчивыми, разложение на атомарную серу и молекулярный кислород происходит при очень высоких температурах (около 2800 ºС).

Растворимость и взаимодействие с водой

Диоксид серы при растворении в воде частично взаимодействует с ней с образованием очень слабой сернистой кислоты. В момент получения она тут же разлагается на ангидрид и воду: SO₂ + Н₂О ↔ Н₂SO₃. На самом деле в растворе присутствует не сернистая кислота, а гидратированные молекулы SO₂. Газообразный диоксид лучше взаимодействует с прохладной водой, его растворимость понижается с повышением температуры. При обычных условиях может раствориться в 1 объеме воды до 40 объемов газа.

Сернистый газ в природе

Значительные объемы диоксида серы выделяются с вулканическими газами и лавой во время извержений. Многие виды антропогенной деятельности тоже приводят к повышению концентрации SO₂ в атмосфере.

Сернистый ангидрид поставляют в воздух металлургические комбинаты, где не улавливаются отходящие газы при обжиге руды. Многие виды топливных ископаемых содержат серу, в результате значительные объемы диоксида серы выделяется в атмосферный воздух при сжигании угля, нефти, газа, полученного из них горючего. Сернистый ангидрид становится токсичным для человека при концентрации в воздухе свыше 0,03 %. У человека начинается одышка, могут наступить явления, напоминающие бронхит и воспаление легких. Очень высокая концентрация в атмосфере диоксида серы может привести к сильному отравлению или летальному исходу.

Сернистый газ — получение в лаборатории и в промышленности

Лабораторные способы:

1. При сжигании серы в колбе с кислородом или воздухом получается диоксид по формуле: S + O₂ = SO₂.
2. Можно подействовать на соли сернистой кислоты более сильными неорганическими кислотами, лучше взять соляную, но можно разбавленную серную:

• Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SO₃;
• Na₂SO₃ + H₂SO₄ (разб.) = Na₂SO₄ + H₂SO₃;
• H₂SO₃ = Н₂О + SO₂↑.

3. При взаимодействии меди с концентрированной серной кислотой выделяется не водород, а диоксид серы:

2H₂SO₄ (конц.) + Cu = CuSO₄ + 2H₂O + SO₂↑.

Современные способы промышленного производства сернистого ангидрида:

1. Окисления природной серы при ее сжигании в специальных топках: S + О₂ = SO₂.
2. Обжиг железного колчедана (пирита).

Основные химические свойства диоксида серы

Сернистый газ является активным соединением в химическом плане. В окислительно-восстановительных процессах это вещество чаще выступает в качестве восстановителя. Например, при взаимодействии молекулярного брома с диоксидом серы продуктами реакции являются серная кислота и бромоводород. Окислительные свойства SO₂ проявляются, если пропускать этот газ через сероводородную воду. В результате выделяется сера, происходит самоокисление-самовосстановление: SO₂ + 2H₂S = 3S + 2H₂O.

Диоксид серы проявляет кислотные свойства. Ему соответствует одна из самых слабых и неустойчивых кислот — сернистая. Это соединение в чистом виде не существует, обнаружить кислотные свойства раствора диоксида серы можно с помощью индикаторов (лакмус розовеет). Сернистая кислота дает средние соли — сульфиты и кислые — гидросульфиты. Среди них встречаются стабильные соединения.

Процесс окисления серы в диоксиде до шестивалентного состояния в ангидриде серной кислоты — каталитический. Получившееся вещество энергично растворяется в воде, реагирует с молекулами Н₂О. Реакция является экзотермической, образуется серная кислота, вернее, ее гидратированная форма.

Практическое использование сернистого газа

Основной способ промышленного производства серной кислоты, для которого нужен диоксид элемента, насчитывает четыре стадии:

1. Получение сернистого ангидрида при сжигании серы в особых печах.
2. Очищение полученного диоксида серы от всевозможных примесей.
3. Дальнейшее окисление до шестивалентной серы в присутствии катализатора.
4. Абсорбция триоксида серы водой.

Ранее почти всю двуокись серы, необходимую для производства серной кислоты в промышленных масштабах, получали при обжиге пирита как побочный продукт сталеплавильного производства. Новые виды переработки металлургического сырья меньше используют сжигание руды. Поэтому основным исходным веществом для сернокислотного производства в последние годы стала природная сера. Значительные мировые запасы этого сырья, его доступность позволяют организовать широкомасштабную переработку.

Диоксид серы находит широкое применение не только в химической промышленности, но и в других отраслях экономики. Текстильные комбинаты используют это вещество и продукты его химического взаимодействия для отбеливания шелковых и шерстяных тканей. Это один из видов бесхлорного отбеливания, при котором волокна не разрушаются.

Диоксид серы обладает отличными дезинфицирующими свойствами, что находит применение в борьбе с грибками и бактериями. Сернистым ангидридом окуривают хранилища сельскохозяйственной продукции, винные бочки и подвалы. Используется SO₂ в пищевой промышленности как консервирующее и антибактериальное вещество. Добавляют его в сиропы, вымачивают в нем свежие плоды. Сульфитизация
сока сахарной свеклы обесцвечивает и обеззараживает сырье. Консервированные овощные пюре и соки тоже содержат диоксид серы в качестве антиокислительного и консервирующего агента.

www.syl.ru

Диоксид серы — это… Что такое Диоксид серы?

Окси́д се́ры(IV) (диокси́д се́ры, серни́стый газ, серни́стый ангидри́д) — SO₂. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Под давлением сжижается при комнатной температуре. Растворяется в воде с образованием нестойкой сернистой кислоты; растворимость 11,5 г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Растворяется также в этаноле, серной кислоте. SO₂ — один из основных компонентов вулканических газов.

Получение

Промышленный способ получения — сжигание серы или обжиг сульфидов, в основном — пирита:

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂↑ + Q.

В лабораторных условиях SO₂ получают воздействием сильных кислот на сульфиты и гидросульфиты:

Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂SO₃.

Образующаяся сернистая кислота сразу разлагается на SO₂ и H₂O:

Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + SO₂↑.

Также можно получить действием концентрированной серной кислоты на малоактивные металлы при нагревании:

2H₂SO_{4 (конц.)} + Cu → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O.

Химические свойства

Спектр поглощения SO2 в ультрафиолетовом диапазоне

Относится к кислотным оксидам. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты (при обычных условиях реакция обратима):

SO₂ + H₂O ↔ H₂SO₃.

Со щелочами образует сульфиты:

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O.

Химическая активность SO₂ весьма велика. Наиболее ярко выражены восстановительные свойства SO₂, степень окисления серы в таких реакциях повышается:

SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr,

2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (требуется катализатор V₂O₅ и температура 450°),

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → 2H₂SO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄.

Последняя реакция является качественной реакцией на сульфит-ион SO₃^2- и на SO₂ (обесцвечивание фиолетового раствора).

В присутствии сильных восстановителей SO₂ способен проявлять окислительные свойства. Например, для извлечения серы их отходящих газов металлургической промышленности используют восстановление SO₂оксидом углерода(II):

SO₂ + 2CO → 2CO₂ + S↓.

Или для получения фосфорноватистой кислоты:

PH₃ + SO₂ → H(PH₂O₂) + S↓

Применение

В пищевой промышленности диоксид серы используется как консервант и обозначается на упаковке под кодом Е220.

Физиологическое действие

SO₂ токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом — насморк, кашель, охриплость, першение в горле. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации — удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.

• ПДК максимально-разового воздействия — 0,5 мг/м³

Дополнительные сведения о токсичности

Интересно, что чувствительность по отношению к SO₂ весьма различна как у людей, так и у растений. Наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу берёза и дуб, наименее — сосна и ель. Наиболее чувствительными к SO₂ являются розы. При попадании на них сернистого газа они моментально белеют.

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Оксид серы(IV), сернистая кислота, сульфиты — урок. Химия, 8–9 класс.

Оксид серы(\(IV\))

Сернистый газ, или оксид серы(IV), образуется при сгорании серы, сероводорода или обжиге сульфидов:

 

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑.

 

При обычных условиях это бесцветный газ с характерным запахом. Ядовит.

 

Сернистый газ хорошо растворяется в воде — в \(1\) объёме воды при \(0\) °С может раствориться до \(80\) объёмов сернистого газа, а при комнатной температуре — до \(40\) объёмов. При этом происходит реакция с водой, и образуется сернистая кислота:

 

SO2+h3O⇄h3SO3.

 

Оксид серы(\(IV\)) проявляет и другие свойства кислотных оксидов: реагирует со щелочами, основными оксидами c образованием солей:

 

SO2+2NaOH=Na2SO3+h3O.

 

Степень окисления серы в оксиде — \(+4\). Это промежуточное значение, поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он может быть и окислителем, и восстановителем. Так, свойства восстановителя проявляются в реакции с кислородом:

 

2S+4O2+O2⇄t,k2S+6O3.

 

Свойства окислителя сернистый газ проявляет в реакции с сероводородом:

 

S+4O2+2h3S−2=3S0+2h3O.

 

Оксид серы(\(IV\)) выделяется в атмосферу при сжигании разных видов топлива и загрязняет её.

 

Сернистая кислота и её соли

Сернистая кислота h3SO3 представляет собой водный раствор оксида серы(\(IV\)) и в свободном состоянии не выделена. Это слабая двухосновная кислота, которая образует два ряда солей. Средние её соли называются сульфитами (Na2SO3,CaSO3), а кислые — гидросульфитами (NaHSO3,Ca(HSO3)2).

 

Сернистая кислота и её соли, так же как и оксид серы(\(IV\)), в окислительно-восстановительных реакциях проявляют двойственные свойства — могут быть и окислителями, и восстановителями.

Сернистый газ уничтожает микроорганизмы, поэтому применяется для дезинфекции помещений, оборудования. Используется он как отбеливающее средство в производстве бумаги, тканей. Для отбеливания используются и соли: сульфит и гидросульфит натрия.

www.yaklass.ru

а) сернистый газ; б) оксид серы (VI) по плану

а) сернистый газ

Получение

В промышленности – сжигание серы или обжиг пирита:
S + O₂ ⟶ SO₂
2FeS₂ + 5O₂ ⟶ 2FeO + 4SO₂

В лаборатории – воздействием сильных кислот на сульфиты:
Na₂SO₃ + H₂SO₄  ^t ⟶ Na₂SO₄ + H₂O + SO₂↑

Свойства

Относится к кислотным оксидам.

Взаимодействует с водой с образованием сернистой кислоты:
H₂O + SO₂ ⟶ H₂SO₃

Взаимодействует с щелочами с образованием сульфитов:
2NaOH + SO₂ ⟶ Na₂SO₃ + H₂O

Проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства, т. к. сера находится в промежуточной степени окисления +4.

2SO2 + 2NO ⟶ N2 + 2SO3
2N+2 + 4ē ⟶ N2+6	1	окислитель (восстановление)
S+4 — 2ē ⟶ S+6	2	восстановитель (окисление)

SO2 + C   t ⟶ S + CO2
S+4 + 4ē ⟶ S0	1	окислитель (восстановление)
C0 — 4ē ⟶ C+4	1	восстановитель (окисление)

Применение

Большая часть оксида серы (IV) используется для производства сернистой кислоты и оксида серы (VI). Также используется в качестве консерванта (пищевая добавка E220), и для отбеливания соломы, шёлка и шерсти.

б) оксид серы (VI)

Получение

В промышленности – окисление оксида серы (IV) кислородом воздуха при нагревании, в присутствии катализатора (V₂O₅):
2SO₂ + O₂  ^t,V₂O₅ ⟶ 2SO₃

Свойства

Относится к кислотным оксидам.

Взаимодействует с водой с образованием серной кислоты:
H₂O + SO₃ ⟶ H₂SO₄

Взаимодействует с основными оксидами с образованием сульфатов:
CaO + SO₃ ⟶ CaSO₄

Взаимодействует с щелочами с образованием сульфатов:
2NaOH + SO₃ ⟶ Na₂SO₄ + H₂O

Проявляет только окислительные свойства, т. к. сера находится в максимальной степени окисления +6.

2SO3 ⇄ 2SO2 + O2
S+6 + 2ē ⟶ S+4	1	окислитель (восстановление)
2O-2 — 4ē ⟶ O20	1	восстановитель (окисление)

Применение

Оксид серы (IV) используют в основном для производства серной кислоты.

gomolog.ru

Оксид серы(IV) — это… Что такое Оксид серы(IV)?

У этого термина существуют и другие значения, см. Оксид серы.

Окси́д се́ры (IV) (диокси́д се́ры, се́рнистый газ, се́рнистый ангидри́д) — SO₂. В нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (запах загорающейся спички). Под давлением сжижается при комнатной температуре. Растворяется в воде с образованием нестойкой се́рнистой кислоты; растворимость 11,5 г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Растворяется также в этаноле, се́рной кислоте. SO₂ — один из основных компонентов вулканических газов.

Получение

Промышленный способ получения — сжигание серы или обжиг сульфидов, в основном — пирита:

В лабораторных условиях SO₂ получают воздействием сильных кислот на сульфиты и гидросульфиты. Образующаяся сернистая кислота H₂SO₃ сразу разлагается на SO₂ и H₂O:

Также диоксид серы можно получить действием концентрированной серной кислоты на малоактивные металлы при нагревании:

Химические свойства

Спектр поглощения SO2 в ультрафиолетовом диапазоне

Относится к кислотным оксидам. Растворяется в воде с образованием сернистой кислоты (при обычных условиях реакция обратима):

Со щелочами образует сульфиты:

Химическая активность SO₂ весьма велика. Наиболее ярко выражены восстановительные свойства SO₂, степень окисления серы в таких реакциях повышается:

Последняя реакция является качественной реакцией на сульфит-ион SO₃²⁻ и на SO₂ (обесцвечивание фиолетового раствора).

В присутствии сильных восстановителей SO₂ способен проявлять окислительные свойства. Например, для извлечения серы из отходящих газов металлургической промышленности используют восстановление SO₂оксидом углерода(II):

Или для получения фосфорноватистой кислоты:

Применение

Большая часть оксида серы (IV) используется для производства серной кислоты. Используется также в слабоалкогольных напитках (вина средней ценовой категории) в качестве консерванта (пищевая добавка E220). Так как этот газ убивает микроорганизмы, им окуривают овощехранилища и склады. Оксид серы (IV) используется для отбеливания соломы, шелка и шерсти, то есть материалов, которые нельзя отбеливать хлором. Применяется он также и в качестве растворителя в лабораториях. При таковом его применении следует помнить о возможном содержании в SO₂ примесей в виде SO₃, H₂O, и как следствие присутствия воды H₂SO₄ и H₂SO₃. Их удаляют пропусканием через растворитель концентрированной H₂SO₄; это лучше делать под вакуумом или в другой закрытой аппаратуре^[1]. Оксид серы (IV) применяется также для получения различных солей сернистой кислоты.

Физиологическое действие

SO₂ очень токсичен. Симптомы при отравлении сернистым газом — насморк, кашель, охриплость, сильное першение в горле и своеобразный привкус. При вдыхании сернистого газа более высокой концентрации — удушье, расстройство речи, затруднение глотания, рвота, возможен острый отёк лёгких.

При кратковременном вдыхании оказывает сильное раздражающее действие, вызывает кашель и першение в горле.

• ПДК(предельно допустимая концентрация):
  • в атмосферном воздухе максимально-разовая — 0,5 мг/м³, среднесуточная — 0,05 мг/м³;
  • в помещении (рабочая зона) — 10 мг/м³

Интересно, что чувствительность по отношению к SO₂ весьма различна у отдельных людей, животных и растений. Так, среди растений наиболее устойчивы по отношению к сернистому газу берёза и дуб, наименее — роза, сосна и ель.

Воздействие на атмосферу

Из-за образования в больших количествах в качестве отходов диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу.

Наибольшую опасность представляет собой загрязнение соединениями серы, которые выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке металлов и производстве серной кислоты.

Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное^{[источник не указан 62 дня]}. Серный ангидрид образуется при постепенном окислении сернистого ангидрида кислородом воздуха с участием света. Конечным продуктом реакции является аэрозоль серной кислоты в воздухе, раствор в дождевой воде (в облаках). Выпадая с осадками, она подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей, скрыто угнетающе воздействует на здоровье человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий чаще отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Растения около таких предприятий обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты, что доказывает присутствие ее в окружающей среде в существенных количествах. Пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭЦ ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, Европы, Китая, европейской части России и Украины. В южном полушарии содержание его значительно ниже.

Примечания

1. ↑ Гордон А., Форд Р. Спутник химика / Пер. на русск. Е. Л. Розенберга, С. И. Коппель. — М.: «Мир», 1976. — 544 с.

Литература

• Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
• Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. «Общая и неорганическая химия» М.: Химия 1994

biograf.academic.ru