|
Оксид серы (IV) и сернистая кислота
Оксид серы (IV), или сернистый газ, при обычных условиях бесцветный газ с резким удушливым запахом. При охлаждении до -10°С сжижается в бесцветную жидкость.
Получение
1. В лабораторных условиях оксид серы (IV) получают из солей сернистой кислоты действием на них сильными кислотами: Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+S02+H2O 2NaHSO3+H2SO4=Na2SO4+2SO2+2H2O 2HSO-3+2H+=2SO2+2H2O 2. Также сернистый газ образуется при взаимодействии концентрированной серной кислоты при нагревании с малоактивными металлами: Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2Н2О Cu+4Н++2SO2-4=Cu2++ SO2-4+SO2+2H2O 3. Оксид серы (IV) образуется также при сжигании серы в воздухе или кислороде: S+О2=SO2 4. В промышленных условиях SO2 получают при обжиге пирита FeS2 или сернистых руд цветных металлов (цинковой обманки ZnS, свинцового блеска PbS и др.): 4FeS2+11О2=2Fe2O3+8SO2 Структурная формула молекулы SO2:
 В образовании связей в молекуле SO2 принимают участие четыре электрона серы и четыре электрона от двух атомов кислорода. Взаимное отталкивание связывающих электронных пар и не-поделенной электронной пары серы придает молекуле угловую форму.
Химические свойства
1. Оксид серы (IV) проявляет все свойства кислотных оксидов: — взаимодействие с водой, — взаимодействие с щелочами, — взаимодействие с основными оксидами. 2. Для оксида серы (IV) характерны восстановительные свойства:
 S+4O2+O022S+6O-23 (в присутствии катализатора, при нагревании) Но в присутствии сильных восстановителей SO2 ведет себя как окислитель:
 Окислительно-восстановительная двойственность оксида серы (IV) объясняется тем, что сера имеет в нем степень окисления +4, и поэтому она может, отдавая 2 электрона, окисляться до S+6, а принимая 4 электрона, восстанавливаться до S°. Проявление этих или других свойств зависит от природы реагирующего компонента. Оксид серы (IV) хорошо растворим в воде (в 1 объеме при 20°С растворяется 40 объемов SO2). При этом образуется существующая только в водном растворе сернистая кислота: SO2+Н2ОH2SO3 Реакция обратимая. В водном растворе оксид серы (IV) и сернистая кислота находятся в химическом равновесии, которое можно смещать. При связывании H2SO3 (нейтрализация кислоты) реакция протекает в сторону образования сернистой кислоты; при удалении SO2 (продувание через раствор азота или нагревание) реакция протекает в сторону исходных веществ. В растворе сернистой кислоты всегда имеется оксид серы (IV), который придает ему резкий запах. Сернистая кислота обладает всеми свойствами кислот. В растворе диссоциирует ступенчато: H2SO3Н++HSO-3 HSO-3Н++SO2-3 Термически неустойчива, летуча. Сернистая кислота, как двухосновная, образует два типа солей: — средние — сульфиты (Na2SO3); — кислые — гидросульфиты (NaHSO3). Сульфиты образуются при полной нейтрализации кислоты щелочью: H2SO3+2NaOH=Na2SO3+2Н2О Гидросульфиты получаются при недостатке щелочи: H2SO3+NaOH=NaHSO3+Н2О Сернистая кислота и ее соли обладают как окислительными, так и восстановительными свойствами, что определяется природой партнера по реакции. 1. Так, под действием кислорода сульфиты окисляются до сульфатов : 2Na2S+4O3+О02=2Na2S+6O-24
 Еще легче протекает окисление сернистой кислоты бромом и перманганатом калия:
 5H2S+4O3+2KMn+7O4=2H2S+6O4+2Mn+2S+6O4+K2S+6O4+3Н2O
 2. В присутствии же более энергичных восстановителей сульфиты проявляют окислительные свойства: Из солей сернистой кислоты растворяются почти все гидросульфиты и сульфиты щелочных металлов.
 3. Поскольку H2SO3 является слабой кислотой, при действии кислот на сульфиты и гидросульфиты происходит выделение SO2. Этот метод обычно используют при получении SO2 в лабораторных условиях: NaHSO3+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O 4. Растворимые в воде сульфиты легко подвергаются гидролизу, вследствие чего в растворе увеличивается концентрация OH--ионов: Na2SO3+НОНNaHSO3+NaOH
Применение
Оксид серы (IV) и сернистая кислота обесцвечивают многие красители, образуя с ними бесцветные соединения. Последние могут снова разлагаться при нагревании или на свету, в результате чего окраска восстанавливается. Следовательно, белящее действие SO2 и H2SO3 отличается от белящего действия хлора. Обычно рксидом серы (IV) белят шерсть, шелк и солому. Оксид серы (IV) убивает многие микроорганизмы. Поэтому для уничтожения плесневых грибков им окуривают сырые подвалы, погреба, винные бочки и др. Используется также при перевозке и хранении фруктов и ягод. В больших количествах оксид серы IV) применяется для получения серной кислоты. Важное применение находит раствор гидросульфита кальция CaHSO3 (сульфитный щелок), которым обрабатывают древесину и бумажную массу.
|
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи.