ปฏิกิริยาเคมี so2. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ - คุณสมบัติทางกายภาพ การผลิต และการใช้งาน

คำนิยาม

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์(ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV), ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) ภายใต้สภาวะปกติเป็นก๊าซไม่มีสีมีกลิ่นฉุนลักษณะเฉพาะ (จุดหลอมเหลวคือ (-75.5 o C) จุดเดือด - (-10.1 o C)

ความสามารถในการละลายของซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ในน้ำสูงมาก (ภายใต้สภาวะปกติจะมี SO 2 ประมาณ 40 ปริมาตรต่อปริมาตรน้ำ) สารละลายซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เป็นน้ำเรียกว่ากรดซัลฟิวรัส

สูตรทางเคมีของซัลเฟอร์ไดออกไซด์

สูตรทางเคมีของซัลเฟอร์ไดออกไซด์- ดังนั้น 2. มันแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลของสารที่ซับซ้อนนี้ประกอบด้วยอะตอมกำมะถันหนึ่งอะตอม (Ar = 32 amu) และอะตอมออกซิเจนสองอะตอม (Ar = 16 amu) เมื่อใช้สูตรทางเคมี คุณสามารถคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้:

นาย(SO 2) = Ar(S) + 2×Ar(O) = 32 + 2×16 = 32 + 32 = 64

สูตรโครงสร้าง (กราฟิก) ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์

ที่ชัดเจนมากขึ้นก็คือ สูตรโครงสร้าง (กราฟิก) ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์- มันแสดงให้เห็นว่าอะตอมเชื่อมต่อกันภายในโมเลกุลอย่างไร โครงสร้างของโมเลกุล SO 2 (รูปที่ 1) คล้ายกับโครงสร้างของโมเลกุลโอโซน O 3 (OO 2) แต่โมเลกุลนั้นมีความเสถียรทางความร้อนสูง

ข้าว. 1. โครงสร้างของโมเลกุลซัลเฟอร์ไดออกไซด์แสดงมุมพันธะระหว่างพันธะและความยาวของพันธะเคมี

เป็นเรื่องปกติที่จะพรรณนาการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมข้ามระดับย่อยของพลังงานสำหรับองค์ประกอบทางเคมีแต่ละตัวเท่านั้น แต่สำหรับซัลเฟอร์ไดออกไซด์สามารถนำเสนอสูตรต่อไปนี้:

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	สารประกอบด้วยโซเดียม 32.5% ซัลเฟอร์ 22.5% และออกซิเจน 45% ได้มาซึ่งสูตรทางเคมีของสาร
สารละลาย	เศษส่วนมวลขององค์ประกอบ X ในโมเลกุลขององค์ประกอบ NX คำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้: ω (X) = n × อาร์ (X) / M (HX) × 100% ให้เราแสดงจำนวนโมลของธาตุที่รวมอยู่ในสารประกอบเป็น "x" (โซเดียม), "y" (กำมะถัน) และ "z" (ออกซิเจน) จากนั้นอัตราส่วนโมลจะมีลักษณะเช่นนี้ (ค่าของมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev จะถูกปัดเศษเป็นจำนวนเต็ม): x:y:z = ω(Na)/Ar(Na) : ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 32.5/23: 22.5/32: 45/16; x:y:z= 1.4: 0.7: 2.8 = 2: 1: 4 ซึ่งหมายความว่าสูตรสำหรับสารประกอบของโซเดียม ซัลเฟอร์ และออกซิเจนจะเป็น Na 2 SO 4 นี่คือโซเดียมซัลเฟต
คำตอบ	Na2SO4

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย	แมกนีเซียมรวมกับไนโตรเจนเพื่อสร้างแมกนีเซียมไนไตรด์ในอัตราส่วนมวล 18:7 ได้มาซึ่งสูตรของสารประกอบ
สารละลาย	เพื่อที่จะค้นหาความสัมพันธ์ขององค์ประกอบทางเคมีในโมเลกุลนั้นมีความจำเป็นต้องค้นหาปริมาณของสาร เป็นที่รู้กันดีว่าการหาปริมาณของสารนั้นควรใช้สูตรดังนี้ มาหามวลโมลาร์ของแมกนีเซียมและไนโตรเจน (เราจะปัดเศษค่าของมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev ให้เป็นจำนวนเต็ม) เป็นที่ทราบกันว่า M = Mr ซึ่งหมายความว่า M(Mg) = 24 กรัม/โมล และ M(N) = 14 กรัม/โมล จากนั้นปริมาณสารขององค์ประกอบเหล่านี้จะเท่ากับ: n (Mg) = ม. (Mg) / M (Mg); n (Mg) = 18/24 = 0.75 โมล n(ยังไม่มีข้อความ) = ม.(ยังไม่มีข้อความ)/M(ยังไม่มีข้อความ); n(N) = 7 / 14 = 0.5 โมล มาหาอัตราส่วนฟันกราม: n(มก.) :n(N) = 0.75: 0.5 = 1.5:1 = 3:2, เหล่านั้น. สูตรของสารประกอบแมกนีเซียมกับไนโตรเจนคือ Mg 3 N 2
คำตอบ	มก. 3 เอ็น 2

ซัลเฟอร์ออกไซด์ (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) เป็นก๊าซไม่มีสีซึ่งภายใต้สภาวะปกติจะมีกลิ่นเฉพาะตัวที่คมชัด (คล้ายกับกลิ่นของไม้ขีดไฟ) มันจะกลายเป็นของเหลวภายใต้ความกดดันที่อุณหภูมิห้อง ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ละลายได้ในน้ำ และเกิดกรดซัลฟิวริกที่ไม่เสถียร สารนี้ยังละลายได้ในกรดซัลฟิวริกและเอธานอล นี่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักที่ประกอบเป็นก๊าซภูเขาไฟ

1. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ละลายในน้ำให้เกิดกรดซัลฟิวรัส ภายใต้สภาวะปกติ ปฏิกิริยานี้สามารถย้อนกลับได้

SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) + H2O (น้ำ) = H2SO3 (กรดซัลฟูรัส)

2. ด้วยด่าง ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะเกิดซัลไฟต์ ตัวอย่างเช่น: 2NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์) + SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) = Na2SO3 (โซเดียมซัลไฟต์) + H2O (น้ำ)

3. กิจกรรมทางเคมีของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ค่อนข้างสูง คุณสมบัติการลดของซัลเฟอร์ไดออกไซด์นั้นเด่นชัดที่สุด ในปฏิกิริยาดังกล่าว สถานะออกซิเดชันของกำมะถันจะเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น: 1) SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) + Br2 (โบรมีน) + 2H2O (น้ำ) = H2SO4 (กรดซัลฟิวริก) + 2HBr (ไฮโดรเจนโบรไมด์); 2) 2SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) + O2 (ออกซิเจน) = 2SO3 (ซัลไฟต์); 3) 5SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) + 2KMnO4 (โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต) + 2H2O (น้ำ) = 2H2SO4 (กรดซัลฟิวริก) + 2MnSO4 (แมงกานีสซัลเฟต) + K2SO4 (โพแทสเซียมซัลเฟต)

ปฏิกิริยาสุดท้ายเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อ SO2 และ SO3 สารละลายจะกลายเป็นสีม่วง)

4. เมื่อมีสารรีดิวซ์เข้มข้น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์สามารถแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ได้ ตัวอย่างเช่น ในการสกัดซัลเฟอร์จากก๊าซไอเสียในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา พวกเขาใช้รีดักชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO): SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) + 2CO (คาร์บอนมอนอกไซด์) = 2CO2 + S (ซัลเฟอร์)

นอกจากนี้คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของสารนี้ยังใช้เพื่อให้ได้กรดฟอสฟอรัส: PH3 (ฟอสฟีน) + SO2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) = H3PO2 (กรดฟอสฟอริก) + S (ซัลเฟอร์)

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ใช้ที่ไหน?

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตกรดซัลฟิวริก นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ต่ำ (ไวน์และเครื่องดื่มราคาปานกลางอื่นๆ) เนื่องจากก๊าซนี้มีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ต่าง ๆ จึงถูกนำมาใช้ในการรมควันในโกดังและร้านขายผัก นอกจากนี้ ซัลเฟอร์ออกไซด์ยังใช้ในการฟอกขนสัตว์ ไหม และฟาง (วัสดุที่ไม่สามารถฟอกด้วยคลอรีนได้) ในห้องปฏิบัติการ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกใช้เป็นตัวทำละลายและเพื่อให้ได้เกลือต่างๆ ของกรดซัลฟิวรัส

ผลกระทบทางสรีรวิทยา

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีคุณสมบัติเป็นพิษรุนแรง อาการพิษ ได้แก่ ไอ น้ำมูกไหล เสียงแหบ มีรสชาติแปลกๆ ในปาก และเจ็บคออย่างรุนแรง เมื่อสูดดมซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในปริมาณความเข้มข้นสูง อาจกลืนลำบากและสำลัก การพูดผิดปกติ อาการคลื่นไส้อาเจียน และอาจเกิดอาการบวมน้ำที่ปอดเฉียบพลันได้

MPC ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์:
- ในอาคาร - 10 มก./ลบ.ม.;
- การสัมผัสอากาศในบรรยากาศเพียงครั้งเดียวสูงสุดเฉลี่ยต่อวัน - 0.05 มก./ลบ.ม.

ความไวต่อซัลเฟอร์ไดออกไซด์แตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล พืช และสัตว์ ตัวอย่างเช่น ในบรรดาต้นไม้ที่ต้านทานได้มากที่สุดคือไม้โอ๊คและต้นเบิร์ช และต้นไม้ที่ต้านทานได้น้อยที่สุดคือต้นสนและต้นสน

สถานะออกซิเดชัน +4 สำหรับซัลเฟอร์ค่อนข้างเสถียรและปรากฏอยู่ใน SHal 4 tetrahalides, SOHal 2 oxodihalides, SO 2 ไดออกไซด์ และแอนไอออนที่เกี่ยวข้อง เราจะมาทำความรู้จักกับคุณสมบัติของซัลเฟอร์ไดออกไซด์และกรดซัลฟูรัส

1.11.1. ซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ โครงสร้างของโมเลกุล so2

โครงสร้างของโมเลกุล SO 2 นั้นคล้ายคลึงกับโครงสร้างของโมเลกุลโอโซน อะตอมของกำมะถันอยู่ในสถานะของการผสมพันธุ์ sp 2 รูปร่างของวงโคจรเป็นรูปสามเหลี่ยมปกติ และรูปร่างของโมเลกุลเป็นเชิงมุม อะตอมกำมะถันมีอิเล็กตรอนคู่เดียว ความยาวพันธะ S–O คือ 0.143 นาโนเมตร และมุมพันธะคือ 119.5°

โครงสร้างสอดคล้องกับโครงสร้างเรโซแนนซ์ต่อไปนี้:

ต่างจากโอโซนตรงที่พันธะ S–O หลายหลากคือ 2 กล่าวคือ การมีส่วนร่วมหลักเกิดจากโครงสร้างเรโซแนนซ์แรก โมเลกุลมีความคงตัวทางความร้อนสูง

คุณสมบัติทางกายภาพ

ภายใต้สภาวะปกติ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสีมีกลิ่นฉุนรุนแรง จุดหลอมเหลว -75 °C จุดเดือด -10 °C สามารถละลายน้ำได้สูง ที่อุณหภูมิ 20 °C ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 40 ปริมาตรจะละลายในน้ำ 1 ปริมาตร ก๊าซพิษ.

คุณสมบัติทางเคมีของซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีปฏิกิริยาสูง

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นออกไซด์ที่เป็นกรด มันค่อนข้างละลายได้ในน้ำเพื่อสร้างไฮเดรต มันยังทำปฏิกิริยากับน้ำบางส่วนทำให้เกิดกรดซัลฟิวรัสอ่อนซึ่งไม่ได้แยกได้ในแต่ละรูปแบบ:

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

ผลของการแยกตัวทำให้เกิดโปรตอนดังนั้นสารละลายจึงมีสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

เมื่อก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกส่งผ่านสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ จะเกิดโซเดียมซัลไฟต์ขึ้น โซเดียมซัลไฟต์ทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ส่วนเกินเพื่อสร้างโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์:

2NaOH + SO 2 = นา 2 SO 3 + H 2 O;

นา 2 SO 3 + SO 2 = 2NaHSO 3

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีลักษณะเป็นคู่รีดอกซ์ ตัวอย่างเช่น มีคุณสมบัติรีดอกซ์และลดสีของน้ำโบรมีน:

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

และสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต:

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

ออกซิไดซ์โดยออกซิเจนเป็นซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

มันแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เมื่อทำปฏิกิริยากับตัวรีดิวซ์ที่แรงเช่น:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (ที่ 500 °C ต่อหน้า Al 2 O 3)

ดังนั้น 2 + 2H 2 = S + 2H 2 O.

การเตรียมซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์

การเผาไหม้ของซัลเฟอร์ในอากาศ

ส + โอ 2 = ดังนั้น 2

ออกซิเดชันของซัลไฟด์

4เฟส 2 + 11O 2 = 2เฟ 2 โอ 3 + 8SO 2

ผลของกรดแก่ต่อโลหะซัลไฟต์

นา 2 SO 3 + 2H 2 SO 4 = 2NaHSO 4 + H 2 O + SO 2

1.11.2. กรดซัลฟูรัสและเกลือของมัน

เมื่อซัลเฟอร์ไดออกไซด์ละลายในน้ำ จะเกิดกรดซัลฟูรัสอ่อนขึ้น ปริมาณ SO 2 ที่ละลายอยู่จะอยู่ในรูปของไฮเดรต SO 2 ·H 2 O; เมื่อเย็นลง ผลึกไฮเดรตก็จะถูกปล่อยออกมาเช่นกัน เพียงส่วนเล็ก ๆ ของ โมเลกุลของกรดซัลฟูรัสแยกตัวออกเป็นไอออนซัลไฟต์และไฮโดรซัลไฟต์ ในสถานะอิสระ กรดจะไม่ถูกปล่อยออกมา

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ – H2S

สารประกอบซัลเฟอร์ -2, +4, +6 ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อซัลไฟด์, ซัลไฟต์, ซัลเฟต

ใบเสร็จรับเงินเมื่อมีการโต้ตอบ:

1. ไฮโดรเจนกับซัลเฟอร์ที่ t – 300 0

2. เมื่อทำปฏิกิริยากับซัลไฟด์ของกรดแร่:

นา 2 S+2HCl =2 NaCl+H 2 S

คุณสมบัติทางกายภาพ:

ก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นไข่เน่า มีพิษ หนักกว่าอากาศ ละลายในน้ำ เกิดเป็นกรดไฮโดรเจนซัลไฟด์อ่อนๆ

คุณสมบัติทางเคมี

คุณสมบัติของกรดเบส

1. สารละลายไฮโดรเจนซัลไฟด์ในน้ำ - กรดไฮโดรซัลไฟด์ - เป็นกรด dibasic ที่อ่อนแอดังนั้นจึงแยกตัวออกตามขั้นตอน:

ชม 2 ส ↔ HS - + ชม +

HS - ↔ H - + ส 2-

2. กรดไฮโดรเจนซัลไฟด์มีคุณสมบัติทั่วไปของกรด ทำปฏิกิริยากับโลหะ ออกไซด์พื้นฐาน เบส เกลือ:

H 2 S + Ca = CaS + H 2

H 2 S + CaO = CaS + H 2 O

H 2 S + 2NaOH = นา 2 S + 2H 2 O

H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4

เกลือของกรดทั้งหมด - ไฮโดรซัลไฟด์ - ละลายได้ดีในน้ำ เกลือปกติ - ซัลไฟด์ - ละลายในน้ำในรูปแบบต่างๆ: ซัลไฟด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธละลายได้สูง ซัลไฟด์ของโลหะอื่น ๆ จะไม่ละลายในน้ำ และซัลไฟด์ของทองแดง ตะกั่ว ปรอท และโลหะหนักอื่น ๆ บางชนิดไม่ละลายแม้แต่ใน กรด (ยกเว้นกรดไนตริก)

CuS+4HNO 3 = Cu(NO 3) 2 +3S+2NO+2H 2 O

ซัลไฟด์ที่ละลายน้ำได้จะผ่านการไฮโดรไลซิสที่ไอออน

นา 2 ส ↔ 2นา + + ส 2-

S 2- +HOH ↔HS - +OH -

นา 2 S + H 2 O ↔ NaHS + NaOH

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อกรดไฮโดรซัลไฟด์และเกลือที่ละลายได้ (เช่น ต่อซัลไฟด์ไอออน S 2-) คือการทำปฏิกิริยากับเกลือตะกั่วที่ละลายน้ำได้ ซึ่งส่งผลให้เกิดตะกอน PbS สีดำ

นา 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + PbS↓

Pb 2+ + S 2- = PbS↓

แสดงเฉพาะคุณสมบัติในการบูรณะเพราะว่า อะตอมกำมะถันมีสถานะออกซิเดชันต่ำสุด -2

1. มีออกซิเจน

ก) มีข้อเสีย

2H 2 ส -2 +O 2 0 = ส 0 +2H 2 O -2

b) มีออกซิเจนส่วนเกิน

2H 2 S+3O 2 =2SO 2 +2H 2 O

2. มีฮาโลเจน (การเปลี่ยนสีของน้ำโบรมีน)

H 2 S -2 +Br 2 =S 0 +2HBr -1

3. มีความเข้มข้น HNO3

H 2 S+2HNO 3 (k) = S+2NO 2 +2H 2 O

b) ด้วยสารออกซิไดซ์ที่แรง (KMnO 4, K 2 CrO 4 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด)

2KMnO 4 +3H 2 SO 4 +5H 2 S = 5S+2MnSO 4 +K 2 SO 4 +8H 2 O

c) กรดไฮโดรซัลไฟด์ถูกออกซิไดซ์ไม่เพียงแต่โดยตัวออกซิไดซ์ที่แรงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวที่อ่อนแอกว่าเช่นเกลือของเหล็ก (III) กรดซัลฟูรัส ฯลฯ

2FeCl 3 + H 2 S = 2FeCl 2 + S + 2HCl

H 2 SO 3 + 2H 2 S = 3S + 3H 2 O

ใบเสร็จ

1.การเผาไหม้ของซัลเฟอร์ในออกซิเจน

2. การเผาไหม้ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ส่วนเกิน O 2

2H 2 S+3O 2 = 2SO 2 +2H 2 O

3. ออกซิเดชันของซัลไฟด์

2CuS+3O2 = 2SO2 +2CuO

4. ปฏิกิริยาของซัลไฟต์กับกรด

นา 2 SO 3 +H 2 SO 4 =นา 2 SO 4 +SO 2 +H 2 O

5. อันตรกิริยาของโลหะในชุดกิจกรรมหลัง (H 2) กับความเข้มข้น H2SO4

Cu+2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 +2H 2 O

คุณสมบัติทางกายภาพ

ก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นกำมะถันไหม้ เป็นพิษ หนักกว่าอากาศมากกว่า 2 เท่า ละลายในน้ำได้สูง (ที่อุณหภูมิห้อง ก๊าซประมาณ 40 ปริมาตรละลายในปริมาตรเดียว)

คุณสมบัติทางเคมี:

คุณสมบัติของกรดเบส

SO 2 เป็นออกไซด์ที่เป็นกรดทั่วไป

1.ด้วยด่างทำให้เกิดเกลือได้ 2 ชนิด คือ ซัลไฟต์ และ ไฮโดรซัลไฟต์

2KOH+SO2 = K2SO3 +H2O

เกาะ+ดังนั้น 2 = KHSO 3 +H 2 O

2.ด้วยออกไซด์พื้นฐาน

K 2 O+SO 2 = K 2 O+SO 3

3.กรดซัลฟูรัสอ่อนเกิดขึ้นกับน้ำ

เอช 2 โอ+เอสโอ 2 = เอช 2 เอส 3

กรดซัลฟูรัสมีอยู่ในสารละลายเท่านั้นและเป็นกรดอ่อน

มีคุณสมบัติทั่วไปของกรดครบถ้วน

4. ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อซัลไฟต์ - ไอออน - SO 3 2 - การกระทำของกรดแร่

Na 2 SO 3 +2HCl= 2Na 2 Cl+SO 2 +H 2 O กลิ่นกำมะถันไหม้

คุณสมบัติรีดอกซ์

ใน ORR อาจเป็นได้ทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ เนื่องจากอะตอมของกำมะถันใน SO 2 มีสถานะออกซิเดชันระดับกลางที่ +4

เป็นตัวออกซิไดซ์:

ดังนั้น 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 S

เป็นตัวรีดิวซ์:

2SO 2 +O 2 = 2SO 3

Cl 2 +SO 2 +2H 2 O = H 2 SO 4 +2HCl

2KMnO 4 +5SO 2 +2H 2 O = K 2 SO 4 +2H 2 SO 4 +2MnSO 4

ซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) SO 3 (ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์)

ใบเสร็จ:

ออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( เสื้อ 0 แคท)

คุณสมบัติทางกายภาพ

ของเหลวไม่มีสีที่อุณหภูมิต่ำกว่า 17 0 C จะกลายเป็นมวลผลึกสีขาว สารประกอบที่ไม่เสถียรทางความร้อนจะสลายตัวอย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิ 700 0 C สามารถละลายได้สูงในน้ำและกรดซัลฟิวริกปราศจากน้ำ และทำปฏิกิริยากับมันเพื่อสร้างโอเลี่ยม

ดังนั้น 3 + H 2 ดังนั้น 4 = H 2 ส 2 O 7

คุณสมบัติทางเคมี

คุณสมบัติของกรดเบส

กรดออกไซด์ทั่วไป

1. ด้วยด่างทำให้เกิดเกลือสองประเภท: ซัลเฟตและไฮโดรซัลเฟต

2KOH+SO 3 = K 2 SO 4 +H 2 O

เกาะ+ดังนั้น 3 = KHSO 4 +H 2 O

2.ด้วยออกไซด์พื้นฐาน

CaO+SO 2 = CaSO 4

3.ด้วยน้ำ

เอช 2 โอ + เอส 3 = เอช 2 เอส 4

คุณสมบัติรีดอกซ์

ซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI) เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ซึ่งมักจะลดลงเหลือ SO 2

3SO 3 + H 2 S = 4SO 2 + H 2 O

กรดซัลฟิวริก H 2 SO 4

การเตรียมกรดซัลฟิวริก

ในอุตสาหกรรม กรดผลิตได้โดยวิธีการสัมผัส:

1. การยิงไพไรต์

4เฟส 2 +11O 2 = 2เฟ 2 โอ 3 + 8SO 2

2. ออกซิเดชันของ SO 2 ถึง SO 3

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( เสื้อ 0 แคท)

3. การละลาย SO 3 ในกรดซัลฟิวริก

n SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ n SO 3 (โอเลียม)

H2SO4∙ nดังนั้น 3 + H 2 O = H 2 ดังนั้น 4

คุณสมบัติทางกายภาพ

H 2 SO 4 เป็นของเหลวมันหนัก ไม่มีกลิ่น ไม่มีสี ดูดความชื้น ผสมกับน้ำในอัตราส่วนใดก็ได้ เมื่อกรดซัลฟิวริกเข้มข้นละลายในน้ำ ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา ดังนั้นจึงต้องเทลงในน้ำอย่างระมัดระวัง และไม่ใช่ในทางกลับกัน (น้ำแรก จากนั้นกรด มิฉะนั้นปัญหาใหญ่จะเกิดขึ้น)

สารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำที่มีปริมาณ H 2 SO 4 น้อยกว่า 70% มักเรียกว่ากรดซัลฟิวริกเจือจางซึ่งมีความเข้มข้นมากกว่า 70%

คุณสมบัติทางเคมี

กรดเบส

กรดซัลฟิวริกเจือจางแสดงคุณสมบัติเฉพาะทั้งหมดของกรดแก่ แยกตัวออกจากสารละลายที่เป็นน้ำ:

ช 2 SO 4 ↔ 2H + + ดังนั้น 4 2-

1. มีออกไซด์พื้นฐาน

MgO + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2 O

2.มีเหตุ

2NaOH +H 2 SO 4 = นา 2 SO 4 + 2H 2 O

3.พร้อมเกลือ

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (ตกตะกอนสีขาว)

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อซัลเฟตไอออน SO 4 2-

เนื่องจากจุดเดือดที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับกรดอื่น กรดซัลฟิวริกเมื่อถูกความร้อนจะแทนที่พวกมันจากเกลือ:

โซเดียมคลอไรด์ + H 2 SO 4 = HCl + NaHSO 4

คุณสมบัติรีดอกซ์

ในการเจือจาง H 2 SO 4 ตัวออกซิไดซ์คือ H + ไอออน และใน H 2 SO 4 ที่เข้มข้น ตัวออกซิไดซ์คือ SO 4 2 ซัลเฟตไอออน

โลหะในชุดกิจกรรมจนถึงไฮโดรเจนจะละลายในกรดซัลฟิวริกเจือจาง เกิดซัลเฟตและปล่อยไฮโดรเจนออกมา

สังกะสี + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นสารออกซิไดซ์ที่รุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถูกความร้อน มันออกซิไดซ์โลหะหลายชนิด อโลหะ สารอนินทรีย์และอินทรีย์

H 2 SO 4 (k) ตัวออกซิไดซ์ S +6

เมื่อมีโลหะที่มีฤทธิ์มากขึ้น กรดซัลฟิวริกจึงสามารถลดลงเป็นผลิตภัณฑ์ได้หลายประเภท ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น

สังกะสี + 2H 2 SO 4 = สังกะสี SO 4 + SO 2 + 2H 2 O

3Zn + 4H 2 SO 4 = 3ZnSO 4 + S + 4H 2 O

4Zn + 5H 2 SO 4 = 4ZnSO 4 + H 2 S + 4H 2 O

กรดซัลฟิวริกเข้มข้นจะออกซิไดซ์อโลหะบางชนิด (ซัลเฟอร์ คาร์บอน ฟอสฟอรัส ฯลฯ) ซึ่งจะรีดิวซ์เป็นซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV)

S + 2H 2 SO 4 = 3SO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 = 2SO 2 + CO 2 + 2H 2 O

ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อนบางชนิด

ชม 2 SO 4 + 8HI = 4I 2 + H 2 S + 4 H 2 O

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

เกลือของกรดซัลฟูริก

เกลือ 2 ประเภท: ซัลเฟตและไฮโดรซัลเฟต

เกลือของกรดซัลฟิวริกมีคุณสมบัติทั่วไปของเกลือทั้งหมด ความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขากับความร้อนเป็นเรื่องพิเศษ ซัลเฟตของโลหะแอคทีฟ (Na, K, Ba) จะไม่สลายตัวแม้ในขณะที่ถูกความร้อนสูงกว่า 1,000 0 C เกลือของโลหะแอคทีฟน้อย (Al, Fe, Cu) จะสลายตัวแม้จะให้ความร้อนเล็กน้อย

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีโครงสร้างโมเลกุลคล้ายกับโอโซน อะตอมของกำมะถันที่อยู่ตรงกลางโมเลกุลนั้นถูกพันธะกับอะตอมออกซิเจนสองอะตอม ผลิตภัณฑ์ก๊าซที่เกิดจากการออกซิเดชันของซัลเฟอร์นี้ไม่มีสี มีกลิ่นฉุน และควบแน่นเป็นของเหลวใสได้ง่ายเมื่อสภาวะเปลี่ยนแปลง สารนี้สามารถละลายได้ในน้ำสูงและมีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อโรค SO 2 ผลิตในปริมาณมากในอุตสาหกรรมเคมี กล่าวคือ ในวงจรการผลิตกรดซัลฟิวริก ก๊าซดังกล่าวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรและอาหาร การฟอกผ้าในอุตสาหกรรมสิ่งทอ

ชื่อสารที่เป็นระบบและไม่สำคัญ

จำเป็นต้องเข้าใจคำศัพท์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบเดียวกัน ชื่ออย่างเป็นทางการของสารประกอบซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีซึ่งสะท้อนให้เห็นในสูตร SO 2 คือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ IUPAC ขอแนะนำให้ใช้คำนี้และเทียบเท่าในภาษาอังกฤษ - ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ หนังสือเรียนสำหรับโรงเรียนและมหาวิทยาลัยมักพูดถึงชื่ออื่น - ซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ เลขโรมันในวงเล็บแสดงถึงความจุของอะตอม S ออกซิเจนในออกไซด์นี้มีไดวาเลนต์ และเลขออกซิเดชันของซัลเฟอร์คือ +4 ในเอกสารทางเทคนิค มีการใช้คำที่ล้าสมัย เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ กรดซัลฟูริกแอนไฮไดรด์ (ผลิตภัณฑ์จากภาวะขาดน้ำ)

องค์ประกอบและคุณสมบัติของโครงสร้างโมเลกุลของ SO 2

โมเลกุล SO 2 ประกอบด้วยอะตอมกำมะถัน 1 อะตอมและออกซิเจน 2 อะตอม มีมุม 120° ระหว่างพันธะโควาเลนต์ ในอะตอมกำมะถัน sp2 การผสมพันธุ์เกิดขึ้น - เมฆของอิเล็กตรอน 1 วินาทีและ p สองตัวเรียงตัวกันตามรูปร่างและพลังงาน พวกเขาคือผู้ที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ระหว่างกำมะถันกับออกซิเจน ในคู่ O–S ระยะห่างระหว่างอะตอมคือ 0.143 นาโนเมตร ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าซัลเฟอร์ ซึ่งหมายความว่าคู่พันธะของอิเล็กตรอนจะเคลื่อนจากศูนย์กลางไปยังมุมด้านนอก โมเลกุลทั้งหมดก็มีขั้วเช่นกัน ขั้วลบคืออะตอม O ขั้วบวกคืออะตอม S

พารามิเตอร์ทางกายภาพบางประการของซัลเฟอร์ไดออกไซด์

ซัลเฟอร์ออกไซด์ควอไดรวาเลนท์ภายใต้สภาวะแวดล้อมปกติจะคงสถานะการรวมตัวของก๊าซไว้ สูตรของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ช่วยให้คุณทราบมวลโมเลกุลและมวลโมลสัมพัทธ์ได้: Mr(SO 2) = 64.066, M = 64.066 กรัม/โมล (สามารถปัดเศษเป็น 64 กรัม/โมล) ก๊าซนี้หนักกว่าอากาศเกือบ 2.3 เท่า (M(อากาศ) = 29 กรัม/โมล) ไดออกไซด์มีกลิ่นฉุนเฉพาะเจาะจงของกำมะถันที่ลุกไหม้ ซึ่งยากต่อการสับสนกับสิ่งอื่น ไม่เป็นที่พอใจ ทำให้เยื่อเมือกของดวงตาระคายเคือง และทำให้เกิดอาการไอ แต่ซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ไม่เป็นพิษเท่ากับไฮโดรเจนซัลไฟด์

ภายใต้ความกดดันที่อุณหภูมิห้อง ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะเหลว ที่อุณหภูมิต่ำ สารจะอยู่ในสถานะของแข็งและละลายที่ -72...-75.5 °C เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก ของเหลวจะปรากฏขึ้น และก๊าซที่อุณหภูมิ -10.1 °C ก็จะเกิดขึ้นอีกครั้ง โมเลกุล SO 2 มีความเสถียรทางความร้อน การสลายตัวเป็นอะตอมซัลเฟอร์และออกซิเจนโมเลกุลเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงมาก (ประมาณ 2,800 ºC)

ความสามารถในการละลายและปฏิกิริยากับน้ำ

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เมื่อละลายในน้ำจะทำปฏิกิริยาบางส่วนกับซัลเฟอร์ไดออกไซด์จนเกิดเป็นกรดซัลฟิวรัสอ่อนมาก ในขณะที่ได้รับมันจะสลายตัวเป็นแอนไฮไดรด์และน้ำทันที: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3 อันที่จริงมันไม่ใช่กรดซัลฟูรัสที่มีอยู่ในสารละลาย แต่เป็นโมเลกุล SO 2 ที่มีไฮเดรต ก๊าซไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยาได้ดีขึ้นกับน้ำเย็น และความสามารถในการละลายจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ภายใต้สภาวะปกติ ก๊าซมากถึง 40 ปริมาตรสามารถละลายในน้ำ 1 ปริมาตร

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในธรรมชาติ

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จำนวนมากถูกปล่อยออกมาพร้อมกับก๊าซภูเขาไฟและลาวาในระหว่างการปะทุ กิจกรรมมานุษยวิทยาหลายประเภทยังนำไปสู่การเพิ่มความเข้มข้นของ SO 2 ในบรรยากาศอีกด้วย

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกสู่อากาศโดยโรงงานโลหะวิทยา โดยที่ก๊าซของเสียจะไม่ถูกดักจับในระหว่างการคั่วแร่ เชื้อเพลิงฟอสซิลหลายประเภทมีซัลเฟอร์ ส่งผลให้ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในปริมาณมากถูกปล่อยออกสู่อากาศเมื่อเผาถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซ และเชื้อเพลิงที่ได้รับ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะเป็นพิษต่อมนุษย์ที่ความเข้มข้นในอากาศมากกว่า 0.03% บุคคลเริ่มมีอาการหายใจถี่และอาจมีอาการคล้ายหลอดลมอักเสบและปอดบวม ความเข้มข้นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศที่สูงมากอาจทำให้เกิดพิษร้ายแรงหรือเสียชีวิตได้

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์--การผลิตในห้องปฏิบัติการและในอุตสาหกรรม

วิธีการทางห้องปฏิบัติการ:

1. เมื่อเผากำมะถันในขวดที่มีออกซิเจนหรืออากาศจะได้ไดออกไซด์ตามสูตร: S + O 2 = SO 2
2. คุณสามารถทำปฏิกิริยากับเกลือของกรดซัลฟูรัสด้วยกรดอนินทรีย์ที่แรงกว่าได้ดีกว่าถ้าใช้กรดไฮโดรคลอริก แต่คุณสามารถใช้กรดซัลฟิวริกเจือจางได้:

• นา 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3;
• นา 2 SO 3 + H 2 SO 4 (เจือจาง) = นา 2 SO 4 + H 2 SO 3;
• ชม 2 ดังนั้น 3 = ชม 2 O + ดังนั้น 2

3. เมื่อทองแดงทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้น จะไม่ใช่ไฮโดรเจนที่ถูกปล่อยออกมา แต่เป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์:

2H 2 SO 4 (เข้มข้น) + Cu = CuSO 4 + 2H 2 O + SO 2

วิธีการผลิตซัลเฟอร์ไดออกไซด์ทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่:

1. ออกซิเดชันของกำมะถันธรรมชาติเมื่อเผาในเตาเผาแบบพิเศษ: S + O 2 = SO 2
2. การยิงเหล็กไพไรต์ (ไพไรต์)

คุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของซัลเฟอร์ไดออกไซด์

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นสารประกอบออกฤทธิ์ทางเคมี ในกระบวนการรีดอกซ์ สารนี้มักทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ ตัวอย่างเช่น เมื่อโมเลกุลโบรมีนทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือกรดซัลฟิวริกและไฮโดรเจนโบรไมด์ คุณสมบัติการออกซิไดซ์ของ SO 2 จะปรากฏขึ้นหากก๊าซนี้ผ่านน้ำไฮโดรเจนซัลไฟด์ เป็นผลให้กำมะถันถูกปล่อยออกมาการเกิดออกซิเดชัน - การลดตัวเองด้วยตนเอง: SO ​​2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีคุณสมบัติเป็นกรด มันสอดคล้องกับกรดกำมะถันที่อ่อนแอที่สุดและไม่เสถียรที่สุดชนิดหนึ่ง สารประกอบนี้ไม่อยู่ในรูปแบบบริสุทธิ์ สามารถตรวจพบคุณสมบัติที่เป็นกรดของสารละลายซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้โดยใช้ตัวบ่งชี้ (สารลิตมัสเปลี่ยนเป็นสีชมพู) กรดซัลฟูรัสผลิตเกลือปานกลาง - ซัลไฟต์และเกลือที่เป็นกรด - ไฮโดรซัลไฟต์ ในหมู่พวกเขามีสารประกอบที่เสถียร

กระบวนการออกซิเดชันของซัลเฟอร์ในไดออกไซด์ไปสู่สถานะเฮกซาวาเลนต์ในกรดซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา สารที่ได้จะละลายอย่างมีพลังในน้ำและทำปฏิกิริยากับโมเลกุล H 2 O ปฏิกิริยาจะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนเกิดกรดซัลฟิวริกหรืออยู่ในรูปแบบไฮเดรต

การใช้ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในทางปฏิบัติ

วิธีหลักในการผลิตกรดซัลฟิวริกทางอุตสาหกรรมซึ่งต้องใช้ธาตุไดออกไซด์มีสี่ขั้นตอน:

1. การได้รับซัลเฟอร์ไดออกไซด์โดยการเผาซัลเฟอร์ในเตาเผาแบบพิเศษ
2. การทำให้บริสุทธิ์ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เกิดจากสิ่งสกปรกทุกชนิด
3. ออกซิเดชันเพิ่มเติมกับกำมะถันเฮกซะวาเลนต์เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา
4. การดูดซับซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ด้วยน้ำ

ก่อนหน้านี้ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์เกือบทั้งหมดที่จำเป็นในการผลิตกรดซัลฟิวริกในระดับอุตสาหกรรมได้มาจากการคั่วไพไรต์เป็นผลพลอยได้จากการผลิตเหล็ก การแปรรูปวัตถุดิบโลหะวิทยารูปแบบใหม่ใช้การเผาไหม้แร่น้อยลง ดังนั้นกำมะถันธรรมชาติจึงกลายเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตกรดซัลฟิวริกในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปริมาณสำรองทั่วโลกที่สำคัญของวัตถุดิบนี้และความพร้อมใช้งานทำให้สามารถจัดการการประมวลผลขนาดใหญ่ได้

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายไม่เพียงแต่ในอุตสาหกรรมเคมีเท่านั้น แต่ยังใช้ในภาคส่วนอื่นๆ ของเศรษฐกิจด้วย โรงงานทอผ้าใช้สารนี้และผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาเคมีในการฟอกผ้าไหมและผ้าขนสัตว์ นี่คือการฟอกสีแบบไร้คลอรีนที่ไม่ทำลายเส้นใย

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อที่ดีเยี่ยม ซึ่งใช้ในการต่อสู้กับเชื้อราและแบคทีเรีย ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกใช้เพื่อรมควันสถานที่จัดเก็บทางการเกษตร ถังไวน์ และห้องใต้ดิน SO 2 ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเป็นสารกันบูดและต้านเชื้อแบคทีเรีย พวกเขาเพิ่มลงในน้ำเชื่อมและแช่ผลไม้สดลงไป การทำให้เป็นซัลไฟต์
น้ำบีทรูทช่วยเปลี่ยนสีและฆ่าเชื้อวัตถุดิบ น้ำซุปข้นผักและน้ำผลไม้กระป๋องยังมีซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นสารต้านอนุมูลอิสระและสารกันบูด