Phản ứng hóa học so2. Sulphur dioxide - tính chất vật lý, sản xuất và ứng dụng

SỰ ĐỊNH NGHĨA

Lưu huỳnh đi-ô-xít(lưu huỳnh oxit (IV), sulfur dioxide) trong điều kiện thường là chất khí không màu, có mùi hăng đặc trưng (nhiệt độ nóng chảy là (-75,5 o C), nhiệt độ sôi là - (-10,1 o C).

Độ hòa tan của lưu huỳnh (IV) oxit trong nước rất cao (trong điều kiện bình thường, khoảng 40 thể tích SO2/thể tích nước). Dung dịch chứa lưu huỳnh đioxit được gọi là axit sunfurơ.

Công thức hóa học của lưu huỳnh đioxit

Công thức hóa học của lưu huỳnh đioxit- SO2. Nó cho thấy phân tử của chất phức tạp này chứa một nguyên tử lưu huỳnh (Ar = 32 amu) và hai nguyên tử oxy (Ar = 16 amu). Sử dụng công thức hóa học, bạn có thể tính trọng lượng phân tử của sulfur dioxide:

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

Công thức cấu tạo (đồ họa) của sulfur dioxide

Rõ ràng hơn là công thức cấu trúc (đồ họa) của sulfur dioxide. Nó cho thấy các nguyên tử được kết nối với nhau như thế nào trong một phân tử. Cấu trúc của phân tử SO 2 (Hình 1) tương tự như cấu trúc của phân tử ozone O 3 (OO 2), nhưng phân tử này có đặc điểm là độ ổn định nhiệt cao.

Cơm. 1. Cấu trúc của phân tử sulfur dioxide, biểu thị góc liên kết giữa các liên kết và độ dài liên kết hóa học.

Thông thường, người ta thường mô tả sự phân bố electron trong nguyên tử qua các phân mức năng lượng chỉ đối với từng nguyên tố hóa học riêng lẻ, nhưng đối với sulfur dioxide, công thức sau có thể được trình bày:

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Bài tập	Chất này chứa 32,5% natri, 22,5% lưu huỳnh và 45% oxy. Suy ra công thức hóa học của chất đó.
Giải pháp	Phần khối lượng của nguyên tố X trong phân tử có chế phẩm NX được tính theo công thức sau: ω(X) = n × Ar(X) / M(HX) × 100% Chúng ta hãy biểu thị số mol của các nguyên tố có trong hợp chất là “x” (natri), “y” (lưu huỳnh) và “z” (oxy). Khi đó, tỷ lệ mol sẽ như thế này (các giá trị khối lượng nguyên tử tương đối lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev được làm tròn thành số nguyên): 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 Điều này có nghĩa là công thức của hợp chất natri, lưu huỳnh và oxy sẽ là Na 2 SO 4. Đây là natri sunfat.
Trả lời	Na2SO4

VÍ DỤ 2

Bài tập	Magiê kết hợp với nitơ tạo thành magie nitrit theo tỷ lệ khối lượng 18:7. Suy ra công thức của hợp chất.
Giải pháp	Để tìm ra mối quan hệ giữa các nguyên tố hóa học trong phân tử, cần phải tìm ra lượng chất của chúng. Được biết, để tìm khối lượng của một chất người ta phải sử dụng công thức: Hãy tìm khối lượng mol của magiê và nitơ (chúng ta sẽ làm tròn các giá trị khối lượng nguyên tử tương đối lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev thành số nguyên). Biết rằng M = Mr, có nghĩa là M(Mg) = 24 g/mol, và M(N) = 14 g/mol. Khi đó, lượng chất của các nguyên tố này bằng: n (Mg) = m (Mg) / M (Mg); n (Mg) = 18/24 = 0,75 mol n(N) = m(N)/M(N); n(N) = 7/14 = 0,5 mol Hãy tìm tỉ lệ mol: n(Mg) :n(N) = 0,75: 0,5 = 1,5:1 = 3:2, những thứ kia. công thức hợp chất của magie và nitơ là Mg 3 N 2.
Trả lời	Mg 3 N 2

Oxit lưu huỳnh (sulfur dioxide, sulfur dioxide, sulfur dioxide) là một loại khí không màu, trong điều kiện bình thường có mùi đặc trưng sắc nét (tương tự như mùi của que diêm đang cháy). Nó hóa lỏng dưới áp suất ở nhiệt độ phòng. Lưu huỳnh đioxit hòa tan trong nước tạo thành axit sunfuric không ổn định. Chất này cũng hòa tan trong axit sulfuric và ethanol. Đây là một trong những thành phần chính tạo nên khí núi lửa.

1. Sulfur dioxide hòa tan trong nước tạo thành axit sulfuric. Trong điều kiện bình thường, phản ứng này có thể thuận nghịch.

SO2 (lưu huỳnh đioxit) + H2O (nước) = H2SO3 (axit sunfurơ).

2. Với chất kiềm, sulfur dioxide tạo thành sulfite. Ví dụ: 2NaOH (natri hydroxit) + SO2 (lưu huỳnh đioxit) = Na2SO3 (natri sulfite) + H2O (nước).

3. Hoạt tính hóa học của sulfur dioxide khá cao. Tính chất khử của sulfur dioxide được thể hiện rõ nhất. Trong các phản ứng như vậy, trạng thái oxy hóa của lưu huỳnh tăng lên. Ví dụ: 1) SO2 (lưu huỳnh đioxit) + Br2 (brom) + 2H2O (nước) = H2SO4 (axit sunfuric) + 2HBr (hydro bromua); 2) 2SO2 (lưu huỳnh đioxit) + O2 (oxy) = 2SO3 (sulfit); 3) 5SO2 (lưu huỳnh đioxit) + 2KMnO4 (thuốc tím) + 2H2O (nước) = 2H2SO4 (axit sunfuric) + 2MnSO4 (mangan sunfat) + K2SO4 (kali sunfat).

Phản ứng cuối cùng là một ví dụ về phản ứng định tính với SO2 và SO3. Dung dịch có màu tím.)

4. Khi có chất khử mạnh, sulfur dioxide có thể thể hiện đặc tính oxy hóa. Ví dụ, để tách lưu huỳnh từ khí thải của ngành luyện kim, người ta sử dụng phương pháp khử lưu huỳnh đioxit bằng cacbon monoxit (CO): SO2 (lưu huỳnh đioxit) + 2CO (cacbon monoxit) = 2CO2 + S (lưu huỳnh).

Ngoài ra, tính chất oxy hóa của chất này còn được sử dụng để thu được axit photpho: PH3 (phosphine) + SO2 (lưu huỳnh đioxit) = H3PO2 (axit photphoric) + S (lưu huỳnh).

Lưu huỳnh đioxit được sử dụng ở đâu?

Sulfur dioxide chủ yếu được sử dụng để sản xuất axit sulfuric. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất đồ uống có độ cồn thấp (rượu vang và các loại đồ uống giá trung bình khác). Do đặc tính của loại khí này là có thể tiêu diệt các loại vi sinh vật khác nhau nên nó được sử dụng để khử trùng các kho hàng và cửa hàng rau quả. Ngoài ra, oxit lưu huỳnh còn được dùng để tẩy len, lụa và rơm rạ (những vật liệu không thể tẩy bằng clo). Trong phòng thí nghiệm, sulfur dioxide được sử dụng làm dung môi và thu được các muối khác nhau của sulfur dioxide.

Tác dụng sinh lý

Sulfur dioxide có đặc tính độc hại mạnh. Các triệu chứng ngộ độc là ho, sổ mũi, khàn giọng, có vị đặc biệt trong miệng và đau họng dữ dội. Khi hít phải sulfur dioxide ở nồng độ cao, khó nuốt và nghẹt thở, rối loạn ngôn ngữ, buồn nôn và nôn, và có thể phát triển phù phổi cấp tính.

MPC của lưu huỳnh đioxit:
- trong nhà - 10 mg/m³;
- phơi nhiễm một lần tối đa trung bình hàng ngày trong không khí trong khí quyển - 0,05 mg/m³.

Độ nhạy cảm với sulfur dioxide khác nhau giữa các cá nhân, thực vật và động vật. Ví dụ, trong số những cây có khả năng chống chịu tốt nhất là gỗ sồi và bạch dương, còn cây có khả năng chống chọi kém nhất là cây vân sam và cây thông.

Trạng thái oxy hóa +4 của lưu huỳnh khá ổn định và thể hiện ở các tetrahalua SHal 4, SOHal 2 oxodihalua, SO 2 dioxide và các anion tương ứng của chúng. Chúng ta sẽ làm quen với các tính chất của sulfur dioxide và axit sulfuric.

1.11.1. Oxit lưu huỳnh (IV) Cấu trúc của phân tử so2

Cấu trúc của phân tử SO 2 tương tự như cấu trúc của phân tử ozone. Nguyên tử lưu huỳnh ở trạng thái lai hóa sp 2, hình dạng của các quỹ đạo là hình tam giác đều và hình dạng của phân tử là góc cạnh. Nguyên tử lưu huỳnh có một cặp electron đơn độc. Độ dài liên kết S–O là 0,143 nm và góc liên kết là 119,5°.

Cấu trúc tương ứng với các cấu trúc cộng hưởng sau:

Không giống như ozone, bội số của liên kết S–O là 2, nghĩa là đóng góp chính được thực hiện bởi cấu trúc cộng hưởng thứ nhất. Phân tử được đặc trưng bởi tính ổn định nhiệt cao.

Tính chất vật lý

Trong điều kiện bình thường, sulfur dioxide hoặc sulfur dioxide là một loại khí không màu, có mùi ngột ngạt, nhiệt độ nóng chảy -75 ° C, nhiệt độ sôi -10 ° C. Nó hòa tan cao trong nước; ở 20 °C, 40 thể tích sulfur dioxide hòa tan trong 1 thể tích nước. Khí ga.

Tính chất hóa học của lưu huỳnh (IV) oxit

Lưu huỳnh đioxit có tính phản ứng cao. Lưu huỳnh đioxit là một oxit axit. Nó hòa tan tốt trong nước để tạo thành hydrat. Nó cũng phản ứng một phần với nước, tạo thành axit sunfurơ yếu, không bị cô lập ở dạng riêng lẻ:

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

Do sự phân ly, các proton được hình thành nên dung dịch có môi trường axit.

Khi cho khí lưu huỳnh đioxit đi qua dung dịch natri hydroxit sẽ tạo thành natri sunfite. Natri sulfite phản ứng với lượng sulfur dioxide dư để tạo thành natri hydrosulfite:

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

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

Sulfur dioxide được đặc trưng bởi tính lưỡng tính oxi hóa khử; ví dụ, nó thể hiện tính chất khử và làm mất màu nước brom:

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

và dung dịch thuốc tím:

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

bị oxy hóa bởi oxy thành anhydrit sulfuric:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3.

Nó thể hiện tính chất oxy hóa khi tương tác với các chất khử mạnh, ví dụ:

SO 2 + 2CO = S + 2CO 2 (ở 500°C, với sự có mặt của Al 2 O 3);

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

Điều chế oxit lưu huỳnh (IV)

Đốt lưu huỳnh trong không khí

S + O2 = SO2.

Quá trình oxy hóa sunfua

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

Tác dụng của axit mạnh đối với sunfit kim loại

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

1.11.2. Axit sunfuric và muối của nó

Khi sulfur dioxide hòa tan trong nước sẽ hình thành axit sulfurous yếu, phần lớn SO 2 hòa tan ở dạng hydrat hóa SO 2 ·H 2 O; khi làm nguội, hydrat tinh thể cũng được giải phóng, chỉ một phần nhỏ của các phân tử axit sunfuric phân ly thành các ion sulfite và hydrosulfite. Ở trạng thái tự do, axit không được giải phóng.

Là dibasic, nó tạo thành hai loại muối: trung bình - sulfite và axit - hydrosulfites. Chỉ sulfite của kim loại kiềm và hydrosulfite của kim loại kiềm và kiềm thổ mới hòa tan trong nước.

Hydro sunfua – H2S

Hợp chất lưu huỳnh -2, +4, +6. Phản ứng định tính với sunfua, sunfit, sunfat.

Nhận khi tương tác:

1. hydro với lưu huỳnh ở t – 300 0

2. Khi tác dụng với sunfua của axit vô cơ:

Na 2 S+2HCl =2 NaCl+H 2 S

Tính chất vật lý:

là chất khí không màu, có mùi trứng thối, nặng hơn không khí, tan trong nước tạo thành axit sunfuric yếu.

Tính chất hóa học

Tính chất axit-bazơ

1. Dung dịch hydro sunfua trong nước - axit hydrosulfua - là axit hai bazơ yếu nên phân ly từng bước:

H 2 S ↔ HS - + H +

HS - ↔ H - + S 2-

2. Axit hydro sunfua có tính chất chung của axit, phản ứng với kim loại, oxit bazơ, bazơ, muối:

H2S + Ca = CaS + H2

H 2 S + CaO = CaS + H 2 O

H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O

H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4

Tất cả các muối axit - hydrosulfua - đều hòa tan cao trong nước. Muối thông thường - sunfua - hòa tan trong nước theo nhiều cách khác nhau: sunfua của kim loại kiềm và kiềm thổ hòa tan cao, sunfua của các kim loại khác không hòa tan trong nước và sunfua của đồng, chì, thủy ngân và một số kim loại nặng khác không hòa tan ngay cả trong nước. axit (trừ axit nitric)

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

Sunfua hòa tan trải qua quá trình thủy phân - ở anion.

Na 2 S ↔ 2Na + + S 2-

S 2- +HOH ↔HS - +OH -

Na 2 S + H 2 O ↔ NaHS + NaOH

Phản ứng định tính đối với axit hydrosulfua và muối hòa tan của nó (tức là với ion sunfua S 2-) là sự tương tác của chúng với muối chì hòa tan, dẫn đến sự hình thành kết tủa PbS màu đen.

Na 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2NaNO 3 + PbS↓

Pb 2+ + S 2- = PbS↓

Chỉ hiển thị các đặc tính phục hồi, bởi vì nguyên tử lưu huỳnh có trạng thái oxy hóa thấp nhất -2

1. với oxy

a) có nhược điểm

2H 2 S -2 +O 2 0 = S 0 +2H 2 O -2

b) dư oxy

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

2. với halogen (nước brom đổi màu)

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

3. với sự đồng ý. HNO3

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

b) Với tác nhân oxy hóa mạnh (KMnO 4, K 2 CrO 4 trong môi trường axit)

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

c) axit hydrosulfua bị oxy hóa không chỉ bởi các chất oxy hóa mạnh mà còn bởi các chất yếu hơn, ví dụ như muối sắt (III), axit sunfuric, v.v.

2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S + 2HCl

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

Biên lai

1. Đốt cháy lưu huỳnh trong oxy.

2. Đốt cháy hydro sunfua với lượng dư O 2

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

3. quá trình oxy hóa sunfua

2CuS+3O2 = 2SO2 +2CuO

4. tương tác của sunfit với axit

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

5. Tương tác của các kim loại trong dãy hoạt động sau (H 2) với conc. H2SO4

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

Tính chất vật lý

Khí, không màu, có mùi ngột ngạt của lưu huỳnh cháy, độc, nặng hơn không khí hơn 2 lần, hòa tan nhiều trong nước (ở nhiệt độ phòng, khoảng 40 thể tích khí hòa tan trong một thể tích).

Tính chất hóa học:

Tính chất axit-bazơ

SO 2 là một oxit axit điển hình.

1.với chất kiềm, tạo thành hai loại muối: sulfite và hydrosulfites

2KOH+SO2 = K2SO3 +H2O

KOH+SO 2 = KHSO 3 +H 2 O

2. với các oxit cơ bản

K 2 O+SO 2 = K 2 SO 3

3. Axit sunfurơ yếu tạo thành với nước

H 2 O + SO 2 = H 2 SO 3

Axit sunfurơ chỉ tồn tại trong dung dịch và là axit yếu.

có đầy đủ tính chất chung của axit.

4. Phản ứng định tính với sunfit - ion - SO 3 2 - tác dụng của axit khoáng

Na 2 SO 3 +2HCl= 2Na 2 Cl+SO 2 +H 2 O Mùi lưu huỳnh cháy

Tính chất oxi hóa khử

Trong ORR nó có thể vừa là chất oxy hóa vừa là chất khử, vì nguyên tử lưu huỳnh trong SO 2 có trạng thái oxy hóa trung gian là +4.

Là chất oxi hóa:

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

Là chất khử:

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

Ôxít lưu huỳnh (VI) SO 3 (anhydric lưu huỳnh)

Biên lai:

Quá trình oxy hóa lưu huỳnh đioxit

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)

Tính chất vật lý

Là chất lỏng không màu, ở nhiệt độ dưới 17 0 C chuyển thành khối tinh thể màu trắng. Hợp chất không bền nhiệt, phân hủy hoàn toàn ở 700 0 C. Tan nhiều trong nước và axit sunfuric khan và phản ứng với nó tạo thành oleum

SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 S 2 O 7

Tính chất hóa học

Tính chất axit-bazơ

Oxit axit điển hình

1.với chất kiềm, tạo thành hai loại muối: sunfat và hydrosulfate

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

KOH+SO 3 = KHSO 4 +H 2 O

2. với các oxit cơ bản

CaO+SO 2 = CaSO 4

3. với nước

H 2 O + SO 3 = H 2 SO 4

Tính chất oxi hóa khử

Oxit lưu huỳnh (VI) là chất oxy hóa mạnh, thường bị khử thành SO2

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

Axit sunfuric H 2 SO 4

Điều chế axit sulfuric

Trong công nghiệp, axit được sản xuất bằng phương pháp tiếp xúc:

1. nung pyrit

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

2. Quá trình oxy hóa SO 2 thành SO 3

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 ( t 0 , kat)

3. Hòa tan SO 3 trong axit sunfuric

N SO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SO 4 ∙ N SO 3 (oleum)

H2SO4∙ N SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Tính chất vật lý

H 2 SO 4 là chất lỏng nặng, nhờn, không mùi, không màu, hút ẩm. Nó trộn với nước theo tỷ lệ nào đó, khi hòa tan axit sunfuric đậm đặc vào nước sẽ tỏa ra một lượng nhiệt lớn nên phải đổ cẩn thận vào nước chứ không được làm ngược lại (đầu tiên là nước, sau đó là axit, nếu không sẽ xảy ra rắc rối lớn). )

Dung dịch axit sunfuric trong nước có hàm lượng H 2 SO 4 dưới 70% thường được gọi là axit sunfuric loãng, đậm đặc hơn 70%.

Tính chất hóa học

Axit-bazơ

Axit sulfuric loãng thể hiện tất cả các tính chất đặc trưng của axit mạnh. Phân ly trong dung dịch nước:

H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-

1. với các oxit cơ bản

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

2. có căn cứ

2NaOH +H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2H 2 O

3. với muối

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ (kết tủa trắng)

Phản ứng định tính với ion sunfat SO 4 2-

Do nhiệt độ sôi cao hơn so với các axit khác, axit sulfuric khi đun nóng sẽ đẩy chúng ra khỏi muối:

NaCl + H 2 SO 4 = HCl + NaHSO 4

Tính chất oxi hóa khử

Trong H 2 SO 4 loãng, tác nhân oxy hóa là ion H +, và trong H 2 SO 4 đậm đặc, tác nhân oxy hóa là ion SO 4 2 sunfat.

Các kim loại có dãy hoạt động đến hydro hòa tan trong axit sunfuric loãng, sunfat được tạo thành và hydro được giải phóng

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

Axit sulfuric đậm đặc là chất oxy hóa mạnh, đặc biệt khi đun nóng. Nó oxy hóa nhiều kim loại, phi kim loại, các chất vô cơ và hữu cơ.

H 2 SO 4 (k) chất oxy hóa S +6

Với các kim loại hoạt động mạnh hơn, axit sulfuric có thể bị khử thành nhiều loại sản phẩm tùy theo nồng độ

Zn + 2H 2 SO 4 = ZnSO 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

Axit sulfuric đậm đặc oxy hóa một số phi kim loại (lưu huỳnh, cacbon, phốt pho, v.v.), khử thành oxit lưu huỳnh (IV)

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

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

Tương tác với một số chất phức tạp

H 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

Muối axit sunfuric

2 loại muối: sunfat và hydrosulfate

Muối của axit sunfuric có tất cả các tính chất chung của muối. Mối quan hệ của họ với nhiệt là đặc biệt. Sunfat của kim loại hoạt động (Na, K, Ba) không bị phân hủy ngay cả khi đun nóng trên 1000 0 C, muối của kim loại kém hoạt động (Al, Fe, Cu) bị phân hủy ngay cả khi đun nóng nhẹ

Sulphur dioxide có cấu trúc phân tử tương tự như ozone. Nguyên tử lưu huỳnh ở trung tâm phân tử được liên kết với hai nguyên tử oxy. Sản phẩm khí của quá trình oxy hóa lưu huỳnh không màu, phát ra mùi hăng và dễ dàng ngưng tụ thành chất lỏng trong suốt khi điều kiện thay đổi. Chất này hòa tan cao trong nước và có đặc tính sát trùng. SO 2 được sản xuất với số lượng lớn trong công nghiệp hóa chất, cụ thể là trong chu trình sản xuất axit sunfuric. Khí này được sử dụng rộng rãi để chế biến nông sản, thực phẩm, tẩy trắng vải trong ngành dệt may.

Tên có hệ thống và tầm thường của các chất

Cần phải hiểu sự đa dạng của các thuật ngữ liên quan đến cùng một hợp chất. Tên chính thức của hợp chất, thành phần hóa học được phản ánh theo công thức SO 2, là sulfur dioxide. IUPAC khuyến nghị sử dụng thuật ngữ này và thuật ngữ tương đương trong tiếng Anh - Sulphur dioxide. Sách giáo khoa dành cho các trường phổ thông và đại học thường nhắc đến một tên khác - oxit lưu huỳnh (IV). Chữ số La Mã trong ngoặc đơn biểu thị hóa trị của nguyên tử S. Oxy trong oxit này là hóa trị hai và số oxi hóa của lưu huỳnh là +4. Trong tài liệu kỹ thuật, các thuật ngữ lỗi thời như sulfur dioxide, anhydrit axit sulfuric (sản phẩm khử nước của nó) được sử dụng.

Thành phần và đặc điểm cấu trúc phân tử của SO 2

Phân tử SO 2 được hình thành bởi một nguyên tử lưu huỳnh và hai nguyên tử oxy. Có một góc 120° giữa các liên kết cộng hóa trị. Trong nguyên tử lưu huỳnh, xảy ra lai hóa sp2 – các đám mây gồm một electron và hai electron p thẳng hàng về hình dạng và năng lượng. Họ là những người tham gia vào việc hình thành liên kết cộng hóa trị giữa lưu huỳnh và oxy. Trong cặp O–S, khoảng cách giữa các nguyên tử là 0,143 nm. Oxy là nguyên tố có độ âm điện lớn hơn lưu huỳnh, nghĩa là các cặp electron liên kết dịch chuyển từ tâm ra góc ngoài. Toàn bộ phân tử cũng bị phân cực, cực âm là nguyên tử O, cực dương là nguyên tử S.

Một số thông số vật lý của sulfur dioxide

Oxit lưu huỳnh hóa trị bốn, trong điều kiện môi trường bình thường, vẫn giữ được trạng thái kết tụ ở dạng khí. Công thức của sulfur dioxide cho phép bạn xác định khối lượng phân tử và mol tương đối của nó: Mr(SO 2) = 64,066, M = 64,066 g/mol (có thể làm tròn thành 64 g/mol). Khí này nặng hơn không khí gần 2,3 lần (M(không khí) = 29 g/mol). Dioxide có mùi lưu huỳnh cháy đặc trưng, ​​​​rất khó nhầm lẫn với bất kỳ loại nào khác. Nó gây khó chịu, kích thích màng nhầy của mắt và gây ho. Nhưng oxit lưu huỳnh (IV) không độc bằng hydro sunfua.

Dưới áp suất ở nhiệt độ phòng, khí sulfur dioxide hóa lỏng. Ở nhiệt độ thấp, chất này ở trạng thái rắn và nóng chảy ở -72...-75,5 °C. Khi nhiệt độ tăng thêm, chất lỏng xuất hiện và ở -10,1 °C khí lại được hình thành. Phân tử SO 2 bền nhiệt, phân hủy thành lưu huỳnh nguyên tử và oxy phân tử xảy ra ở nhiệt độ rất cao (khoảng 2800 oC).

Độ hòa tan và tương tác với nước

Sulfur dioxide, khi hòa tan trong nước, phản ứng một phần với nó tạo thành axit sulfuric rất yếu. Khi tiếp nhận, nó phân hủy ngay thành anhydrit và nước: SO 2 + H 2 O ↔ H 2 SO 3. Trên thực tế, trong dung dịch không phải axit sunfurơ mà là các phân tử SO 2 ngậm nước. Khí Dioxide phản ứng tốt hơn với nước mát và độ hòa tan của nó giảm khi nhiệt độ tăng. Trong điều kiện bình thường, có thể hòa tan tới 40 thể tích khí trong 1 thể tích nước.

Lưu huỳnh đioxit trong tự nhiên

Một lượng đáng kể sulfur dioxide được giải phóng cùng với khí núi lửa và dung nham trong quá trình phun trào. Nhiều loại hoạt động nhân tạo cũng làm tăng nồng độ SO 2 trong khí quyển.

Sulphur dioxide được thải vào không khí bởi các nhà máy luyện kim, nơi khí thải không được thu giữ trong quá trình rang quặng. Nhiều loại nhiên liệu hóa thạch có chứa lưu huỳnh; kết quả là một lượng đáng kể sulfur dioxide được thải vào không khí trong khí quyển khi đốt than, dầu, khí đốt và nhiên liệu thu được từ chúng. Sulphur dioxide trở nên độc hại đối với con người ở nồng độ trong không khí trên 0,03%. Một người bắt đầu cảm thấy khó thở và có thể xảy ra các triệu chứng giống như viêm phế quản và viêm phổi. Nồng độ sulfur dioxide trong khí quyển rất cao có thể dẫn đến ngộ độc nặng hoặc tử vong.

Sulphur dioxide - sản xuất trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp

Phương pháp phòng thí nghiệm:

1. Khi đốt lưu huỳnh trong bình có oxy hoặc không khí thì thu được dioxit theo công thức: S + O 2 = SO 2.
2. Bạn có thể tác dụng với muối của axit sunfuric bằng axit vô cơ mạnh hơn, tốt hơn là dùng axit clohydric, nhưng bạn có thể dùng axit sunfuric loãng:

• Na 2 SO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 SO 3;
• Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 (pha loãng) = Na 2 SO 4 + H 2 SO 3;
• H 2 SO 3 = H 2 O + SO 2.

3. Khi đồng phản ứng với axit sunfuric đậm đặc, không phải hydro thoát ra mà là lưu huỳnh đioxit:

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

Các phương pháp sản xuất công nghiệp hiện đại của sulfur dioxide:

1. Sự oxy hóa lưu huỳnh tự nhiên khi đốt trong các lò đặc biệt: S + O 2 = SO 2.
2. Nung pyrit sắt (pyrit).

Tính chất hóa học cơ bản của sulfur dioxide

Sulphur dioxide là một hợp chất hoạt động hóa học. Trong các quá trình oxi hóa khử, chất này thường đóng vai trò là chất khử. Ví dụ, khi phân tử brom phản ứng với sulfur dioxide, sản phẩm phản ứng là axit sulfuric và hydro bromide. Tính chất oxy hóa của SO 2 xuất hiện nếu khí này được truyền qua nước hydro sunfua. Kết quả là lưu huỳnh thoát ra, xảy ra hiện tượng tự oxy hóa - tự khử: SO 2 + 2H 2 S = 3S + 2H 2 O.

Sulfur dioxide thể hiện tính chất axit. Nó tương ứng với một trong những axit yếu nhất và không ổn định nhất - lưu huỳnh. Hợp chất này không tồn tại ở dạng nguyên chất; tính chất axit của dung dịch sulfur dioxide có thể được phát hiện bằng cách sử dụng chất chỉ thị (quỳ chuyển sang màu hồng). Axit sunfuric tạo ra muối trung bình - sulfite và muối axit - hydrosulfite. Trong số đó có những hợp chất ổn định.

Quá trình oxy hóa lưu huỳnh trong dioxit đến trạng thái hóa trị sáu trong anhydrit sunfuric là quá trình xúc tác. Chất thu được hòa tan mạnh mẽ trong nước và phản ứng với các phân tử H 2 O. Phản ứng tỏa nhiệt, axit sulfuric được hình thành, hay đúng hơn là dạng hydrat hóa của nó.

Ứng dụng thực tế của sulfur dioxide

Phương pháp sản xuất công nghiệp chính của axit sunfuric, đòi hỏi nguyên tố đioxit, có bốn giai đoạn:

1. Thu được sulfur dioxide bằng cách đốt lưu huỳnh trong các lò đặc biệt.
2. Tinh chế sulfur dioxide thu được từ tất cả các loại tạp chất.
3. Quá trình oxy hóa tiếp theo thành lưu huỳnh hóa trị sáu với sự có mặt của chất xúc tác.
4. Hấp thụ lưu huỳnh trioxide bằng nước.

Trước đây, hầu hết lượng sulfur dioxide cần thiết để sản xuất axit sulfuric ở quy mô công nghiệp đều thu được bằng cách nung pyrit như một sản phẩm phụ của quá trình luyện thép. Các loại hình xử lý nguyên liệu luyện kim mới sử dụng ít quá trình đốt quặng. Vì vậy, lưu huỳnh tự nhiên đã trở thành nguyên liệu ban đầu chính để sản xuất axit sunfuric trong những năm gần đây. Dự trữ toàn cầu đáng kể của nguyên liệu thô này và tính sẵn có của nó giúp có thể tổ chức chế biến quy mô lớn.

Sulphur dioxide được sử dụng rộng rãi không chỉ trong ngành hóa chất mà còn trong các lĩnh vực khác của nền kinh tế. Các nhà máy dệt sử dụng chất này và các sản phẩm phản ứng hóa học của nó để tẩy vải lụa và len. Đây là loại tẩy trắng không dùng clo, không phá hủy sợi vải.

Sulphur dioxide có đặc tính khử trùng tuyệt vời, được sử dụng trong cuộc chiến chống lại nấm và vi khuẩn. Sulphur dioxide được sử dụng để khử trùng các cơ sở bảo quản nông sản, thùng rượu và hầm rượu. SO 2 được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như chất bảo quản và kháng khuẩn. Họ thêm nó vào xi-rô và ngâm trái cây tươi trong đó. Sulfit hóa
Nước ép củ cải đường có tác dụng khử màu và khử trùng nguyên liệu. Nước ép và nước ép rau củ xay nhuyễn đóng hộp cũng chứa sulfur dioxide như một chất chống oxy hóa và chất bảo quản.