Оксид серы в природе и жизни человека. Оксиды серы. Серная кислота

Диоксид серы - бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет угловую форму.

• Температура плавления - -75,46 °С,
• Температура кипения - -10,6 °С,
• Плотность газа - 2,92655 г/л.

Легко сжижается в бесцветную легкоподвижную жидкость при температуре 25 °С и давлении около 0,5 МПа.

Для жидкой формы плотность равна 1,4619 г/см 3 (при - 10 °С).

Твердый диоксид серы - бесцветные кристаллы, ромбической сингонии.

Диоксид серы заметно диссоциирует только около 2800 °С.

Диссоциация жидкого диоксида серы проходит по схеме:

2SO 2 ↔ SO 2+ + SO 3 2-

Трехмерная модель молекулы

Растворимость диоксида серы в воде зависит от температуры:

• при 0 °С в 100 г воды растворяется 22,8 г диоксида серы,
• при 20 °С - 11,5 г,
• при 90 °С - 2,1 г.

Водный раствор диоксида серы - это сернистая кислота H 2 SO 3.

Диоксид серы растворим в этаноле, H 2 SO 4 , олеуме, CH 3 COOH. Жидкий сернистый ангидрид смешивается в любых соотношениях с SO 3. CHCl 3 , CS 2 , диэтиловым эфиром.

Жидкий сернистый ангидрид растворяет хлориды. Иодиды и роданиды металлов не растворяются.

Соли, растворенные в жидком диоксиде серы, диссоциируют.

Диоксид серы способен восстанавливаться до серы и окисляться до шестивалентных соединений серы.

Диоксид серы токсичен. При концентрации 0,03-0,05 мг/л раздражает слизистые оболочки, органы дыхания, глаза.

Основной промышленный способ получения диоксида серы - из серного колчедана FeS 2 путем его сжигания и дальнейшей обработки слабой холодной H 2 SO 4.

Кроме того, серный диоксид можно получить путем сжигания серы, а также как побочный продукт обжига медных и цинковых сульфидных руд.

Сульфидная сера доступна растениям только после перехода в сульфатную форму. Большая часть серы присутствует в почве в составе органических соединений, не усваиваемых растениями. Только после минерализации органических веществ и перехода серы в сульфатную форму органическая сера становится доступной для растений.

Химическая промышленность не выпускает удобрений с основным действующим веществом диоксидом серы. Однако в качестве примесей он содержится во многих удобрениях. К ним относятся фосфогипс, простой суперфосфат, сульфат аммония, сульфат калия, калимагнезия, гипс, сланцевая зола, навоз, торф и многие другие.

Поглощение диоксида серы растениями

Сера поступает в растения через корни в виде SO 4 2- и листья в виде диоксида серы. При этом поглощение серы из атмосферы обеспечивает до 80 % потребности растений в данном элементе. В связи с этим вблизи промышленных центров, где атмосфера богата диоксидом серы, растения хорошо обеспечены серой. В удаленных районах количество сернистого ангидрида в осадках и атмосфере сильно снижается и питание растений серой зависит от ее наличия в почве.

Большая часть оксида серы(IV) используется для производства сернистой кислоты. Оксид серы (IV) применяется также для получения различных солей сернистой кислоты. Серная кислота проявляет кислотные свойства в реакциях с основаниями и основными оксидами. Поскольку серная кислота двухосновна, она образует два ряда солей: средние - сульфаты, например Na2SO4, и кислые - гидросульфаты, например NaHSO4.

Растворяется также в этаноле и се́рной кислоте. В присутствии сильных восстановителей SO2 способен проявлять окислительные свойства. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий чаще отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха.

Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, Европы, Китая, европейской части России и Украины. Образование белого осадка BaSO4(нерастворимого в кислотах) используется для идентификации серной кислоты и растворимых сульфатов.

Сернистая кислота существует только в растворе. Триоксид серы проявляется кислотные свойства. Эту реакцию используют для получения важнейшего продукта химической промышленности – серной кислоты. Поскольку сера в триоксиде серы имеет высшую степень окисления, то оксид серы(VI) проявляет окислительные свойства.

Вопрос: Какие химические свойства кислот вы знаете? Используется также в качестве консерванта (пищевая добавка Е220). Так как этот газ убивает микроорганизмы, им окуривают овощехранилища и склады. Пирометаллургические предприятия цветной и чёрной металлургии, а также ТЭЦ ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. 4. Реакции самоокисления-самовосстановления серы возможны и при ее взаимодействии с сульфитами.

Таким образом, SО2, сернистая кислота и ее соли могут про­являть как окислительные, так и восстановительные свойства. Сероводород идет на производство серы, сульфитов, тиосульфатов и серной кислоты, в лабораторной практике – для осаждения сульфидов. Применяется в производстве фосфорной, соляной, борной, плавиковой и др. кислот.

Он проявляет типичные свойства кислотных оксидов и хорошо растворяется в воде, образуя слабую сернистую кислоту. Химические свойства серной кислоты в значительной степени зависят от её концентрации. Медный купорос CuSO4 5Н2O используют в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений.

Соединения серы со степенью окисления +1

3. Напишите уравнения реакций, характеризующих свойства разбавленной серной кислоты как электролита. Пластическая сера темного цвета и способна растягиваться, как резина. Процесс окисления одного оксида в другой является обратимым. Тепловые эффекты химических реакций. Периодическое изменение свойств оксидов, гидроксидов, водородных соединений химических элементов. Физические и химические свойства водорода.

Растворяется в воде с образованием нестойкой серни́стой кислоты; растворимость 11,5 г/100 г воды при 20 °C, снижается с ростом температуры. Этот вазодилатирующий эффект сернистого газа опосредуется через АТФ-чувствительные кальциевые каналы и кальциевые каналы L-типа («дигидропиридиновые»). Диоксид серы в атмосфере Земли существенно ослабляет влияние парниковых газов (диоксид углерода, метан) на рост температуры атмосферы.

Разнообразие форм триоксида серы связано со способностью молекул SO3 полимеризоваться благодаря образованию донорно-акцепторных связей. Полимерные структуры SO3 легко переходят друг в друга, и твердый SO3 обычно состоит из смеси различных форм, относительное содержание которых зависит от условий получения серного ангидрида.

Железный купорос FеSО4 7Н2O применяли раньше для лечения чесотки, гельминтоза и опухолей желез, в настоящее время используют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Глауберова соль» (мирабилит) Nа2SO4 10Н2O была получена немецким химиком И. Р. Глаубером при действии серной кислоты на хлорид натрия, в медицине ее используют как слабительное средство.

Она неустойчива и разлагается на сернистый газ и воду. Сернистая кислота не относится к сильным кислотам. Она является кислотой средней силы и диссоциирует ступенчато. Серная кислота вступает в реакции трёх типов: кислотно-основные, ионообменные, окислительно-восстановительные.

Эти реакции лучше проводить с разбавленной серной кислотой. Для серной кислоты характерны ионообменные реакции. Выделение газа происходит в реакциях с солями неустойчивых кислот, распадающихся с образованием газов (угольной, сернистой, сероводородной) либо с образованием летучих кислот, таких как соляная.

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Задание: Составьте уравнение диссоциации сернистой кислоты.

Интересно, что чувствительность по отношению к SO2 весьма различна у отдельных людей, животных и растений. Тиосульфат натрия содержит два атома серы в различных степенях окисления и проявляет восстановительные свойства.

SO2 обесцвечивает органические красителя и применяется для отбеливания шелка, шерсти и соломы. Концентрированная серная кислота служит для очистки нефтепродуктов от сернистых и непредельных органических соединений. Благодаря высокой гигроскопичности применяется для осушки газов, для концентрирования азотной кислоты.

Сероводород и сульфиды. При растворении сероводорода в воде образуется слабая сероводородная кислота, соли которой называют сульфидами. Соли сернистой кислоты, как двухосновной, могут быть средними - сульфитами, например сульфит натрия Na2SO3, и кислыми - гидросульфитами, например гидросульфит натрия NaHSO3.

Применяется он также и в качестве растворителя в лабораториях. Учитель: Сернистая кислота – неустойчивое соединение, легко распадается на оксид серы (IV) и воду, поэтому существует только в водных растворах. В поглотительной башне происходит поглощение оксида серы (VI) концентрированной серной кислотой. Из-за образования в больших количествах в качестве отходов диоксид серы является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу.

Оксид серы (IV) проявляет свойства

1) только основного оксида

2) амфотерного оксида

3) кислотного оксида

4) несолеобразующего оксида

Ответ: 3

Пояснение:

Оксид серы (IV) SO 2 является кислотным оксидом (оксидом неметалла), в котором сера имеет заряд +4. Этот оксид образует соли сернистой кислоты при H 2 SO 3 и при взаимодействии с водой образует саму сернистую кислоту H 2 SO 3 .

К несолеобразующим оксидам (оксидам, не проявляющих ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств и не образующим соли) относятся NO, SiO, N 2 O (закись азота), CO.

Основные оксиды – это оксида металлов в степенях окисления +1, +2. К ним относятся оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li-Fr, оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg-Ra и оксиды переходных металлов в низших степенях окисления.

Амфотерные оксиды — солеобразующие оксиды, проявляющие в зависимости от условий либо осно́вные, либо кислотные свойства (то есть проявляющие амфотерность). Образуются переходными металлами. Металлы в амфотерных оксидах обычно проявляют степень окисления от +3 до +4, за исключением ZnO, BeO, SnO, PbO.

Кислотным и основным оксидом являются соответственно

2) CO 2 и Al 2 O 3

Ответ: 1

Пояснение:

Кислотные оксиды – оксиды, проявляющие кислотные свойства и образующие соответствующие кислородсодержащие кислоты. Из представленного списка к ним относятся: SO 2 , SO 3 и CO 2 . При взаимодействии с водой они образуют следующие кислоты:

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 (сернистая кислота)

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 (серная кислота)

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 (угольная кислота)

Основные оксиды – это оксида металлов в степенях окисления +1, +2. К ним относятся оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li-Fr, оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg-Ra и оксиды переходных металлов в низших степенях окисления. Из представленного списка к основным оксидам относятся: MgO, FeO.

Амфотерные оксиды — солеобразующие оксиды, проявляющие в зависимости от условий либо осно́вные, либо кислотные свойства (то есть проявляющие амфотерность). Образуются переходными металлами. Металлы в амфотерных оксидах обычно проявляют степень окисления от +3 до +4, за исключением ZnO, BeO, SnO, PbO. Из представленного списка к амфотерным оксидам относятся: Al 2 O 3 , ZnO.

Оксид серы (VI) взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) вода и соляная кислота

2) кислород и оксид магния

3) оксид кальция и гидроксид натрия

Ответ: 3

Пояснение:

Оксид серы (VI) SO 3 (степень окисления серы +6) является кислотным оксидом, реагирует с водой с образованием соответствующей серной кислоты H 2 SO 4 (степень окисления серы также +6):

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Как кислотный оксид SO 3 не взаимодействует с кислотами, т. е. с HCl реакция не идет.

Сера в SO 3 проявляет высшую степень окисления +6 (равную номеру группы элемента), поэтому SO 3 с кислородом не реагирует (кислород не окисляет серу в степени окисления +6).

С основным оксидом MgO образуется соответствующая соль – сульфат магния MgSO 4:

MgO + SO 3 = MgSO 4

Поскольку оксид SO 3 является кислотным, он взаимодействует с основными оксидами и основаниями с образованием соответствующих солей:

MgO + SO 3 = MgSO 4

NaOH + SO 3 = NaHSO 4 или 2NaOH +SO 3 = Na 2 SO 4 + H 2 O

Как было отмечено выше, с водой SO 3 реагирует с образованием серной кислоты.

С переходным металлом CuSO 3 не взаимодействует.

Оксид углерода (IV) реагирует с каждым из двух веществ:

1) водой и оксидом кальция

2) кислородом и оксидом серы (IV)

3) сульфатом калия и гидроксидом натрия

4) фосфорной кислотой и водородом

Ответ: 1

Пояснение:

Оксид углерода (IV) CO 2 является кислотным оксидом, поэтому взаимодействует с водой с образованием неустойчивой угольной кислоты H 2 CO 3 и с оксидом кальция с образованием карбоната кальция CaCO 3:

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

CO 2 + CaO = CaCO 3

С кислородом углекислый газ CO 2 не реагирует, поскольку кислород не может окислить элемент, находящийся в высшей степени окисления (для углерода это +4 по номеру группы, в которой он находится).

С оксидом серы (IV) SO 2 реакция не идет, поскольку, являясь кислотным оксидом, CO 2 не взаимодействует с оксидом, обладающим также кислотными свойствами.

Углекислый газ CO 2 не взаимодействует с солями (например, с сульфатом калия K 2 SO 4), но взаимодействует с щелочами, поскольку он обладает основными свойствами. Реакция протекает с образованием кислой или средней соли в зависимости от избытка или недостатка реагентов:

NaOH + CO 2 = NaHCO 3 или 2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

CO2, являясь кислотным оксидом, не реагирует ни с кислотными оксидами, ни с кислотами, поэтому реакция между углекислым газом и фосфорной кислотой H 3 PO 4 не происходит.

CO 2 восстанавливается водородом до метана и воды:

CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O

Основные свойства проявляет высший оксид элемента

Ответ: 3

Пояснение:

Основные свойства проявляют основные оксиды — оксиды металлов в степенях окисления +1 и +2. К ним относятся:

Из представленных вариантов к основным оксидам относится только оксид бария BaO. Все остальные оксиды серы, азота и углерода относятся либо к кислотным, либо к несолеобразующим: CO, NO, N 2 O.

Оксиды металлов со степенью окисления + 6 и выше являются

1) несолеобразующими

2) основными

3) амфотерными

Ответ: 4

Пояснение:

• — оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li – Fr;
• — оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg – Ra;
• — оксиды переходных металлов в низших степенях окисления.

Кислотные оксиды (ангидриды) — оксиды, проявляющие кислотные свойства и образующие соответствующие кислородсодержащие кислоты. Образованы типичными неметаллами и некоторыми переходными элементами. Элементы в кислотных оксидах обычно проявляют степень окисления от +4 до +7. Следовательно, оксид металла в степени окисления +6 обладает кислотными свойствами.

Кислотные свойства проявляет оксид, формула которого

Ответ: 1

Пояснение:

Кислотные оксиды (ангидриды) — оксиды, проявляющие кислотные свойства и образующие соответствующие кислородсодержащие кислоты. Образованы типичными неметаллами и некоторыми переходными элементами. Элементы в кислотных оксидах обычно проявляют степень окисления от +4 до +7. Следовательно, оксид кремния SiO 2 с зарядом кремния +6 обладает кислотными свойствами.

Несолеобразующими оксидами являются N 2 O, NO, SiO, CO. CO – несолеобразующий оксид.

Основные оксиды – это оксиды металлов в степенях окисления +1 и +2. К ним относятся:

— оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li – Fr;

— оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg – Ra;

— оксиды переходных металлов в низших степенях окисления.

BaO принадлежит к основным оксидам.

Амфотерные оксиды — солеобразующие оксиды, проявляющие в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства (то есть проявляющие амфотерность). Образуются переходными металлами. Металлы в амфотерных оксидах обычно проявляют степень окисления от +3 до +4, за исключением ZnO, BeO, SnO, PbO. Амфотерным оксидом является и оксид алюминия Al 2 O 3 .

Степень окисления хрома в его амфотерных соединениях равна

Ответ: 3

Пояснение:

Хром – элемент побочной подгруппы 6-й группы 4-го периода. Для него характерны степени окисления 0, +2, +3, +4, +6. Степени окисления +2 соответствуют оксид CrO, обладающий основными свойствами. Степени окисления +3 соответствует амфотерный оксид Cr 2 O 3 и гидроксид Cr(OH) 3 . Это — наиболее устойчивая степень окисления хрома. Степени окисления +6 соответствует кислотный оксид хрома (VI) CrO 3 и целый ряд кислот, простейшие из которых хромовая H 2 CrO 4 и двухромовая H 2 Cr 2 O 7 .

К амфотерным оксидам относится

Ответ: 3

Пояснение:

Амфотерные оксиды — солеобразующие оксиды, проявляющие в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства (то есть проявляющие амфотерность). Образуются переходными металлами. Металлы в амфотерных оксидах обычно проявляют степень окисления от +3 до +4, за исключением ZnO, BeO, SnO, PbO. ZnO – амфотерный оксид.

Несолеобразующими оксидами являются N 2 O, NO, SiO, CO.

Основные оксиды – это оксиды металлов в степенях окисления +1 и +2. К ним относятся:

— оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li – Fr (к этой группе относится оксид калия K 2 O);

— оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg – Ra;

— оксиды переходных металлов в низших степенях окисления.

Кислотные оксиды (ангидриды) — оксиды, проявляющие кислотные свойства и образующие соответствующие кислородсодержащие кислоты. Образованы типичными неметаллами и некоторыми переходными элементами. Элементы в кислотных оксидах обычно проявляют степень окисления от +4 до +7. Следовательно, SO 3 – кислотный оксид, соответствующий серной кислоте H 2 SO 4 .

7FDBA3 Какие из приведенных утверждений верны?

А. Основные оксиды – это оксиды, которым соответствуют основания.

Б. Основные оксиды образуют только металлы.

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба утверждения

4) оба утверждения неверны

Ответ: 3

Пояснение:

Основные оксиды – это оксиды металлов в степенях окисления +1 и +2. К ним относятся:

— оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li – Fr;

— оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg – Ra;

— оксиды переходных металлов в низших степенях окисления.

Основным оксидам в качестве гидроксида соответствуют основания.

Оба утверждения верны.

C водой при обычных условиях реагирует

1) оксид азота (II)

2) оксид железа (II)

3) оксид железа (III)

Ответ: 4

Пояснение:

Оксид азота (II) NO является несолеобразующим оксидом, поэтому не взаимодействует ни с водой, ни с основаниями.

Оксид железа (II) FeO является основным оксидом, не растворимым в воде. С водой не реагирует.

Оксид железа (III) Fe 2 O 3 является амфотерным оксидом, не растворимым в воде. С водой также не реагирует.

Оксид азота (IV) NO 2 является кислотным оксидом и реагирует с водой с образованием азотной (HNO 3 ; N +5) и азотистой (HNO 2 ; N +3) кислот:

2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2

В перечне веществ: ZnO, FeO, CrO 3 , CaO, Al 2 O 3 , Na 2 O, Cr 2 O 3
число оснόвных оксидов равно

Ответ: 3

Пояснение:

Основные оксиды – это оксиды металлов в степенях окисления +1 и +2. К ним относятся:

• — оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li – Fr;
• — оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg – Ra;
• — оксиды переходных металлов в низших степенях окисления.

Из предложенных вариантов к группе основных оксидов относятся FeO, CaO, Na 2 O.

Амфотерные оксиды — солеобразующие оксиды, проявляющие в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства (то есть проявляющие амфотерность). Образуются переходными металлами. Металлы в амфотерных оксидах обычно проявляют степень окисления от +3 до +4, за исключением ZnO, BeO, SnO, PbO.

К амфотерным оксидам относятся ZnO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 .

Кислотные оксиды (ангидриды) — оксиды, проявляющие кислотные свойства и образующие соответствующие кислородсодержащие кислоты. Образованы типичными неметаллами и некоторыми переходными элементами. Элементы в кислотных оксидах обычно проявляют степень окисления от +4 до +7. Следовательно, CrO 3 – кислотный оксид, соответствующий хромовой кислоте H 2 CrO 4 .

382482

Оксид калия взаимодействует с

Ответ: 3

Пояснение:

Оксид калия (K 2 O) относится к основным оксидам. Как основный оксид K 2 O может взаимодействовать с амфотерными оксидами, т.к. с оксидами, проявляющими как кислотные, так и основные свойства (ZnO). ZnO является амфотерным оксидом. Не реагирует с основными оксидами (CaO, MgO, Li 2 O).

Реакция протекает следующим образом:

K 2 O + ZnO = K 2 ZnO 2

Основные оксиды – это оксиды металлов в степенях окисления +1 и +2. К ним относятся:

— оксиды металлов главной подгруппы первой группы (щелочные металлы) Li – Fr;

— оксиды металлов главной подгруппы второй группы (Mg и щелочноземельные металлы) Mg – Ra;

— оксиды переходных металлов в низших степенях окисления.

Амфотерные оксиды – солеобразующие оксиды, проявляющие в зависимости от условий либо основные, либо кислотные свойства (то есть проявляющие амфотерность). Образуются переходными металлами. Металлы в амфотерных оксидах обычно проявляют степень окисления от +3 до +4, за исключением ZnO, BeO, SnO, PbO.

Кроме того, существуют несолеобразующие оксиды N 2 O, NO, SiO, CO. Несолеобразующие оксиды — оксиды, не проявляющие ни кислотных, ни основных, ни амфотерных свойств и не образующие соли.

Оксид кремния (IV) взаимодействует с каждым из двух веществ

2) H 2 SO 4 и BaCl 2

Ответ: 3

Пояснение:

Оксид кремния (SiO 2) является кислотным оксидом, поэтому взаимодействует с щелочами и основными оксидами:

SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O

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 SO 2 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 SO 2 , — 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 SO 2

Молекула SO 2 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(SO 2) = 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 SO 2 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: SO 2 + Н 2 О ↔ Н 2 SO 3 . На самом деле в растворе присутствует не сернистая кислота, а гидратированные молекулы SO 2 . 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 SO 2 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 + O 2 = SO 2 .
2. Можно подействовать на соли сернистой кислоты более сильными неорганическими кислотами, лучше взять соляную, но можно разбавленную серную:

• Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3 ;
• Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (разб.) = Na 2 SO 4 + H 2 SO 3 ;
• H 2 SO 3 = Н 2 О + SO 2 .

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

2H 2 SO 4 (конц.) + Cu = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2 .

Современные способы промышленного производства сернистого ангидрида:

1. Окисления природной серы при ее сжигании в специальных топках: S + О 2 = SO 2 .
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 SO 2 проявляются, если пропускать этот газ через сероводородную воду. В результате выделяется сера, происходит самоокисление-самовосстановление: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.

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 Н 2 О. 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 SO 2 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.

Степень окисления +4 для серы является довольно устойчивой и проявляется в тетрагалогенидах SHal 4 , оксодигалогенидах SOHal 2 , диоксиде SO 2 и в отвечающих им анионах. Мы познакомимся со свойствами диоксида серы и сернистой кислоты.

1.11.1. Оксид серы (IV) Строение молекулы so2

Строение молекулы SO 2 аналогично строению молекулы озона. Атом серы находится в состоянии sp 2 -гибридизации, форма расположения орбиталей – правильный треугольник, форма молекулы – угловая. На атоме серы имеется неподеленная электронная пара. Длина связи S – O равна 0,143 нм, валентный угол составляет 119,5°.

Строение соответствует следующим резонансным структурам:

В отличие от озона, кратность связи S – O равна 2, то есть основной вклад вносит первая резонансная структура. Молекула отличается высокой термической устойчивостью.

Физические свойства

При обычных условиях диоксид серы или сернистый газ – бесцветный газ с резким удушливым запахом, температура плавления -75 °С, температура кипения -10 °С. Хорошо растворим в воде, при 20 °С в 1 объеме воды растворяется 40 объемов сернистого газа. Токсичный газ.

Химические свойства оксида серы (IV)

Сернистый газ обладает высокой реакционной способностью. Диоксид серы – кислотный оксид. Он довольно хорошо растворим в воде с образованием гидратов. Также он частично взаимодействует с водой, образуя слабую сернистую кислоту, которая не выделена в индивидуальном виде:

SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 = H + + HSO 3 - = 2H + + SO 3 2- .

В результате диссоциации образуются протоны, поэтому раствор имеет кислую среду.

При пропускании газообразного диоксида серы через раствор гидроксида натрия образуется сульфит натрия. Сульфит натрия реагирует с избытком диоксида серы и образуется гидросульфит натрия:

2NaOH + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O;

Na 2 SO 3 + SO 2 = 2NaHSO 3 .

Для сернистого газа характерна окислительно-восстановительная двойственность, например, он, проявляя восстановительные свойства, обесцвечивает бромную воду:

SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr

и раствор перманганата калия:

5SO 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O = 2KНSO 4 + 2MnSO 4 + H 2 SO 4 .

окисляется кислородом в серный ангидрид:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 .

Окислительные свойства проявляет при взаимодействии с сильными восстановителями, например:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (при 500 °С, в присутствии Al 2 O 3);

SO 2 + 2H 2 = S + 2H 2 O.

Получение оксида серы (IV)

Сжигание серы на воздухе

S + O 2 = SO 2 .

Окисление сульфидов

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 .

Действие сильных кислот на сульфиты металлов

Na 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 = 2NaHSO 4 + H 2 O + SO 2 .

1.11.2. Сернистая кислота и её соли

При растворении диоксида серы в воде образуется слабая сернистая кислота, основная масса растворенного SO 2 находится в виде гидратированной формы SO 2 ·H 2 O, при охлаждении также выделяется кристаллогидрат, лишь небольшая часть молекул сернистой кислоты диссоциирует на сульфит- и гидросульфит-ионы. В свободном состоянии кислота не выделена.

Будучи двухосновной, образует два типа солей: средние – сульфиты и кислые – гидросульфиты. В воде растворяются лишь сульфиты щелочных металлов и гидросульфиты щелочных и щелочно-земельных металлов.