二氧化硫的结构与性质

二氧化硫的结构与性质

一、结构

SO2是有同族元素间组成的共价化合物，属酸性氧化物。与NO2和CO2气态非金属氧化物相比较知其中心元素的化合价都是+4价，其结构对比如下：

1.SO2是V字型的极性分子，结构中“硫元素的价态 + 价电子数≠8”，因而硫原子不满足8e－结构，表现出更高的反应活性。

2. SO2的水溶液能导电，是因为SO2溶于水后和水发生了化学反应生成H2SO3，H2SO3

在溶液中部分电离成H、HSO3和SO3，所以溶液能导电，由于在溶液中电离的是H2SO3而不是SO2，因此H2SO3是弱电解质，而SO2属于非电解质。

二、酸性氧化物

在显+4价的酸性氧化物中，SiO2是固体，SO2和CO2是两种重要的酸性氧化物，有很多相似点和不同点。

1.常温常压下都是无色气体，密度都大于空气，能溶于水。

2.CO2没有气味，SO2有刺激性气味；CO2无毒，SO2有毒；CO2在水中的溶解性大于SO2；SO2易液化。

3.两者都能与水反应，生成不稳定的且只存在于溶液中的弱酸H2CO3和H2SO3，在实验室中可以用强酸制弱酸的原理来制取。由于H2SO3的酸性比H2CO3强，故可用饱和的NaHCO3溶液除去CO2中混有的SO2气体。

4.都能与碱反应，用量不同，可以生成两种盐，如向澄清的石灰水中通入CO2、SO2都能使石灰水变浑浊，当CO2、SO2过量时，又变澄清，所以在检验CO2时要排除SO2的干扰。

5.和盐反应，需注意弱酸不能制强酸的原则。如将SO2、CO2通入BaCl2、Ba(NO3)2溶液中时，CO2均不能反应生成沉淀。SO2和BaCl2不反应，此点与CO2相同，但能和Ba(NO3)2溶液反应产生白色沉淀BaSO4。原因是SO2在溶液中生成H2SO3，使溶液呈酸性，NO3－在

+

－

2－

酸性的条件下具有强氧化性，可将+4价的S氧化为+6价，从而反应生成BaSO4沉淀。

将CO2和SO2气体分别持续通入漂白粉溶液中，CO2和Ca(ClO)2反应，溶液先变浑浊后变澄清，而SO2由于具有还原性，两者发生反应：

2SO2 + Ca(ClO)2 + 2H2O === CaSO4↓+ 2HCl + H2SO4 溶液变浑浊。

三、漂白性

SO2的漂白性表现在能跟某些有色物质化合生成无色物质。与HClO、Na2O2、H2O2、O3不同，SO2只能使某些有机有色质褪色（如品红），但并不能使所有的有色物质褪色。有时SO2使有色物质的颜色褪去，但不一定是表现了漂白性，也可能是还原性。

1. SO2和氯水以及活性炭的漂白性的比较

2.SO2气体能使溴水的红棕色、酸性KMnO4溶液的紫红色、Na2O2的淡黄色褪去，但此时SO2表现的是还原性，而不是漂白性：

SO2 + Br2 + 2H2O === H2SO4 + 2HBr

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

SO2 + Na2O2 === Na2SO4

因此将实验室制取乙烯的烧瓶中产生的气体直接通入溴水（或酸性高锰酸钾溶液）中，溶液褪色，不能由此说明就是生成了乙烯，因制取乙烯时，常因温度高而使乙醇脱水炭化，C和浓H2SO4反应生成CO2和SO2，故检验乙烯时须将混合气先通过碱石灰（或NaOH溶液），除尽SO2后，再进行乙烯的性质实验。

3.漂白粉的漂白效果没有加和性，因此将SO2和Cl2按等物质的量混合后作用于潮湿的有色物质，将失去漂白性，原因是：

SO2 + Cl2 + 2H2O === 2HCl + H2SO4

四、还原性

SO2中S的化合价为+4价，从硫元素的化合价来看，既能表现氧化性，又能表现还原性。

1.SO2能和众多的氧化性物质发生反应，如NO2 +SO2

2.SO2具有还原性，H2SO4（浓）具有强氧化性，但H2SO4（浓）中的+6价S和SO2中的+4价S之间没有中间价态，它们不能发生反应，因此可以用浓H2SO4干燥SO2气体。

3.SO2、H2SO3亚硫酸盐中的S均呈+4价，但由于它们的聚集状态不同，单位体积中+4价S的数量不同，因此表现的还原性不同，还原性有强到弱的顺序为：亚硫酸盐＞H2SO3＞SO2。如：2SO2 + O2

五、环境污染

SO2不是空气的组成成分，当人类的活动使空气的成分发生改变时，就发生了大气污染。SO2对环境的破坏时十分严重的，如何消除污染，营造良好的生存环境，是人类面临的重大课题。

1. 气态污染物的类别、来源、危害比较如下：

2Na2SO4。 2SO3、2Na2SO3 + O2 ===

SO3 +NO，再如前述的溴水、

高锰酸钾等，和H2S发生氧化还原反应如下：SO2 + 2H2S === 3S↓+2H2O

2.城市空气质量日报的内容主要是非空气组成，如SO2、氮氧化物和悬浮颗粒物等。

综上所述，SO2是中学化学里必须掌握的重要化合物，要求我们从结构、性质、用途等知识块清晰地加以辨析。

六、链接高考

【例题1】（2011上海7）下列溶液中通入SO2一定不会产生沉淀的是

A． Ba(OH)2 B． Ba(NO3)2 C． Na2S D． BaCl2

解析：A生成BaSO3沉淀；SO2溶于水显酸性，被Ba(NO3)2氧化生成硫酸，进而生成BaSO4沉淀；SO2通入Na2S溶液中会生成单质S沉淀。

答案：D

【例题2】（2011山东高考28）研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为 。利用反应 6NO2+ O2

准状况下是 L。

（2）已知：2SO2(g)+O2(g)

2NO(g)+O2(g)

则反应NO2(g)+SO2(g)

2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol

-1

7N5+ 12 H2O也可处理NO2。当转移1.2 mol电子时，消耗的NO2在标

2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol-1

SO3(g)+NO(g)的ΔH＝ _______ kJ·mol-1。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。

a．体系压强保持不变 b．混合气体颜色保持不变

c．SO3和NO的体积比保持不变 d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2

测得上述反应平衡时NO2与NO2体积比为1:6，则平衡常数K＝ 。

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)。CO在不同温

度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH 0（填“>”或“

解析：（1）NO2与H2O反应的方程式为：3NO2+H2O === 2HNO3+NO；6NO2+8NH3 === 7N2+12 H2O，当反应中有1 mol NO2参加反应时，共转移了24 mol电子，故转移1.2mol电子时，消耗的NO2为×22.4L＝6.72L。（2）根据盖斯定律，将第二个放出颠倒过来，与第一个方程式相加得：2NO2+2SO2==2SO3+2NO，△H＝－83．6 kJ·mol-1，故NO2+SO2

SO3+NO，△H

＝－41.8 kJ·mol-1；本反应是反应前后气体分子数不变的反应，故体系的压强保持不变，故a不能说明反应已达到平衡状态；随着反应的进行，NO2的浓度减小，颜色变浅，故b可以说明反应已达平衡；SO3和NO都是生成物，比例保持1:1，故c不能作为平衡状态的判断依据；d中所述的两个速率都是逆反应速率，不能作为平衡状态的判断依据。

NO2(g)+SO2(g)

SO3(g)+NO(g)

起始物质的体积 1a 2a 0 0 转化物质的体积 x x x x 平衡物质的体积 1a－x 2a－x x x

则: ＝，故x＝，平衡时的体积分别为、、和，故平衡常数为＝。

（3）由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，△H＜0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，故选择。因为在250℃时，压强为1.3×104kPa时，CO的转化率已较大，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增

大压强。

答案：（1）3NO2+ H2O === 2HNO3+ NO 6.72 （2）－41.8 b 2.67或8/3 （3） ＜ 在250℃时，压强为1.3×10kPa时，CO的转化率已较高，再增大压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。

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