二氧化硫(化學式:SO2),又稱亞硫酸酐,是zui常見的硫氧化物,硫酸原料氣的主要成分。二氧化硫是無色氣體,有強烈刺激性氣味,是大氣主要污染物之。火山發(fā)時會噴出該氣體,在許多業(yè)過程中也會產(chǎn)生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物,因此燃燒時會生成二氧化硫。當二氧化硫溶于水中,會形成亞硫酸(酸雨的主要成分)。若在催化劑(如二氧化氮)的存在下,SO2步氧化,便會生成硫酸(H2SO4),碰到皮膚會腐蝕使用時要小心。
基本結(jié)構(gòu)
SO2是個彎曲的分子,其對稱點群為C2v。硫原子的氧化態(tài)為+4,形式電荷為0,被5個電子對包圍著,因此可以描述為價分子。從分子軌道理論的觀點來看,可以認為這些價電子大分都參與形成S-O鍵。
二氧化硫結(jié)構(gòu)
SO2中的S-O鍵長(143.1 pm)要比氧化硫中的S-O鍵長(148.1 pm)短,而O3中的O-O鍵長(127.8 pm)則比氧氣O2中的O-O鍵長(120.7 pm)長。SO2的平均鍵能(548 kJ mol)要大于SO的平均鍵能(524 kJ mol),而O3的平均鍵能(297 kJ mol)則小于O2的平均鍵能(490 kJ mol)。這些證據(jù)使化學家得出結(jié)論:二氧化硫中的S-O鍵的鍵至少為2,與臭氧中的O-O鍵不同,臭氧中的O-O鍵的鍵為1.5。
分子結(jié)構(gòu)與性:V形分子,性分子。
方法
業(yè)制備
二氧化硫(SO2)
業(yè)制備
制取二氧化硫的方法有:焚燒硫磺;焙燒硫鐵礦或有色金屬硫化礦;焚燒含硫化氫的氣體;煅燒石膏或磷石膏;加熱分解廢硫酸或硫酸亞鐵;以及從燃燒含硫燃料的煙道氣中回收(見硫酸原料氣)。
液體二氧化硫時通常制得純二氧化硫氣體,然后經(jīng)壓縮或冷凍將其液化。重要的業(yè)方法有:
①哈涅希-希洛法。此法始于1884年,以水作吸收劑,吸收二氧化硫后的溶液以蒸汽解吸,解吸氣經(jīng)冷凝、干燥后液化。現(xiàn)在發(fā)展了加壓水吸收法。
②氨-硫酸法。此法常用于次轉(zhuǎn)化的接觸法硫酸廠中尾氣二氧化硫的回收。以氨水為原始吸收劑,用硫酸分解吸收液,制得純二氧化硫氣體。
③溶液吸收法。以無機或有機溶液吸收低濃度二氧化硫氣體,然后將吸收液加熱再生,制得純二氧化硫。主要的吸收劑有碳酸鈉、檸檬酸鈉、堿式硫酸鋁、有機胺類等的溶液。
④直接冷凝法。以冷凍法從含二氧化硫的氣體中將其分冷凝分離,直接制得液體二氧化硫,未冷凝的二氧化硫返回硫酸系統(tǒng)。
⑤三氧化硫-硫磺法。使液體硫磺與三氧化硫在反應器中行反應,制得純二氧化硫氣體。
實驗室制備
實驗室通常用亞硫酸鈉與濃硫酸反應制取二氧化硫
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2(g)+H2O
或用銅與濃硫酸加熱反應
Cu+2H2SO4=△=CuSO4+SO2(g)+2H2O
尾氣處理:通入氫氧化鈉溶液
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
其它方法
二氧化硫可以在硫磺燃燒的條件下生成
S(s)+O2(g) → SO2(g)
硫化氫可以燃燒生成二氧化硫
2H2S(g) +3O2(g) → 2H2O(g) +2SO2(g)
加熱硫鐵礦,閃鋅礦,硫化汞,可以生成二氧化硫
4FeS2(s) +11O2(g) → 2Fe2O3(s) +8SO2(g)
2ZnS(s) +3O2(g) → 2ZnO(s) +2SO2(g)
HgS(s) +O2(g) → Hg(g) +SO2(g)
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