第六章 硫和硫的化合物 环境保护
二氧化硫
主讲人：李海鹰
[基础知识]
一.二氧化硫的性质
（一）物理性质：
1.SO2是无色，有刺激气味，有毒气体
2.易液化（沸点-10°C）
3.易溶于水（1:40）
4.比空气重[（SO2）>(空气)]
（二）化学性质：
SO2是亚硫酸的酸酐。
1.具有酸性氧化物的性质:
①与水反应：SO2+H2O?H2SO3 （可逆反应）
注意：a：SO2是非电解质，其水溶液（H2SO3溶液）可导电
b：H2SO3是弱电解质，在水中部分电离，其酸性强于H2CO3
c：H2SO3只能存在于水溶液中，它不稳定，易分解成SO2和H2O.
d：H2SO3在空气中易氧化 2H2SO3+O2=2H2SO4
②与碱反应
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O 若SO2过量 则Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3
SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O 若SO2过量，则CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
（联系CO2与Na(OH)2的反应，比较SO2和CO2的性质）.
③与碱性氧化物的反应
CaO+SO2=CaSO3
2.具有氧化性和还原性:
SO2中硫元素为+4价，所以SO2既有氧化性又有还原性。
???
①氧化性：SO2+2H2S=2H2O+3S
②还原性：
得2×2e-
a：2SO2+O2 2SO3 （可逆反应）
失2×2e-
SO3是无色固体，熔点16.8°，沸点44.8°与H2O反应生成H2SO4,同时放出大量的热 SO3+H2O=H2SO4,上述两反应用于制造H2SO4.
b：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 现象：黄色溶液变成无色
c：SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
3.漂白性：SO2可以使品红或其它有色物质褪色，（SO2与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质，这些无色物质受热或光照时会分解，放出SO2从而恢复原来的颜色。）
二.二氧化硫的污染:
1.SO2是大气污染物，对人体引起呼吸道疾病，（空气中的SO2主要来自化石燃料和煤的燃烧，以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、纸浆生产等产生的工业废气）。
2.SO2在空气中被部分氧化成SO3并形成酸雾。
3.硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下成为酸雨，（pH<4.5）酸雨对自然界以及人类生活和生产带来危害。
三.二氧化硫的实验室制取: （具体内容见后）
[学习指导]
1.SO2和CO2均是无色气体，都具有酸性氧化物的性质，通过澄清石灰水后均可以使其变浑浊。你认为如何区分这两种无色气体？如何除去CO2气体中混有的少量SO2？
分析：区别SO2和CO2要利用二者不同的性质，SO2具有漂白性及还原性。CO2无漂白性，也不能使某些氧化剂（Br2等）褪色。除去CO2中混有的少量SO2，利用H2SO3酸性比H2CO3酸性强，可将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶，从而吸收掉SO2气体。（能用Na2CO3溶液吗？）
2.SO2具有较强的还原性，能不能使KMnO4溶液褪色？你能不能从氧化还原的角度试写出它的化学方程式？（5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4）
3.SO2可以漂白湿润的红色布条，Cl2也可以，它们的漂白原理相同吗？若将等物质的量的Cl2和SO2同时作用于湿润的红色布条，则布条的颜色有什么改变吗？
分析：SO2和Cl2水虽都有漂白性，但漂白原理和现象有不同的特点。氯水的漂白原理是由于生成次氯酸具有强氧化性，将有色的物质氧化成无色物质，褪色后不能恢复到原来的颜色。而SO2是由于它溶于水生成的亚硫酸与有色物质直接化合，形成不稳定的无色化合物，褪色后在一定的条件下又能恢复原来的颜色。如：
褪色红色
品红溶液
褪色不显红色
很快变红色
紫色石蕊
立即变红色随即变为无色
SO2和Cl2分别作用于有色布条时，由于二者均具有漂白作用，均可以使红色褪去。当SO2和Cl2等物质的量混合后，在溶液中发生氧化还原反应：Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl失去漂白作用，所以布条颜色不变。
[例题精析]
例1：1L 0.1mol/L的NaOH溶液吸收0.08molSO2，求所得溶液中溶质的成分及物质的量是多少？
[分析]SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O（SO2适量时）
若SO2过量：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3
即 SO2+NaOH=NaHSO3（SO2过量时）
由此，n（NaOH）:n（SO2）=2:1时生成Na2SO3，当n（NaOH）:n（SO2）=1:1时生成NaHSO3，本题n（NaOH）:n（SO2）=5:4介于1:1和2:1之间，故生成NaHSO3和Na2SO3
解：设生成Na2SO3 xmol，生成NaHSO3 ymol
则根据Na元素守恒 2x+y=0.1mol
且又根据S元素守恒 x+y=0.08mol，列方程组
所以溶质的成分Na2SO3 0.02mol，NaHSO3 0.06mol
该题既体现了在高中化学计算题“量”的重要性，又应用了“守恒”的简便计算技巧。
例2：酸雨是过度燃烧煤和石油，生成硫、氮的氧化物，溶于水生成硫酸和硝酸的缘故，某次雨水分析数据如下：C（SO42-）=2.6×10-5mol/L C(Cl-)=6.0
C（MH4Cl-）=3.0×10-6mol/L C(Na+)=1.0×10-6mol/L C(NO3-)=2.4×10-5mol/L,则此次酸雨的pH值接近于（lg8=0.9）( )
A.6.5 B.5 C.4 D.4.5
[分析]应用电荷守恒原理，阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数。
则
C（H+）+C（NH4+）+C（Na+）=2C（SO42-）+C（Cl-）+C（NO3-）
∴C（H+）=8×10-5 mol/L ∴pH=5-lg8=4.1
(注：pH=-lgc(H+))
[巩固提高]
一.选择题:（每小题均有1-2个正确选项）
1.酸雨主要是指（ ）
A．空气中CO2随雨降下
B．空气中SO2随雨降下
C．空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨雪降下
D．盐酸厂逸出的HCl随雨降下
2.造成大气污染的SO2主要来源于（ ）
A．火山喷发
B．自然界中游离态硫缓慢氧化
C．煤、石油等含硫燃料的大量燃烧
D．含硫矿石的冶炼及硫酸工业，纸浆工业等产生的工业废气
3.将SO2气体通入下列溶液中一定有沉淀生成的是（ ）
A．氯水 B．NaOH溶液
C．BaCl2溶液 D．Ba(NO3)2液
4.标准状态下的SO3是（ ）
A．无色气体 B．无色液体
C. 无色固体 D．淡黄色固体
5.二氧化硫和氧气的混合气体,其密度为2g/L(标况)，此混合气体中二氧化硫和氧气的分子个数之比为（ ）
A．2:3 B．2:1 C．3:2 D．3:1
6.下列实验能证明有SO2存在的是（ ）
①能使澄清石灰水变浑浊②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红③能使品红溶液褪色④通入足量的NaOH溶液中再滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，该沉淀溶于稀盐酸⑤通入溴水中能使溴水褪色再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀生成
A．都能证明 B．只有⑤能证明
C．③④⑤能证明 D．都不能证明
7.CO2气体中混有少量的SO2，欲制得纯净的CO2气体，需将气体依次通过（ ）
Na2CO3溶液，浓H2SO4
B．饱和NaHCO3溶液，浓H2SO4
C.饱和NaCl溶液，浓H2SO4
D．碱石灰，浓H2SO4
8.将SO2通到显红色的酚酞试液中，发现红色消失，主要是因为SO2（ ）
A．有漂白性 B．有还原性
C．有氧化性 D．溶于水后显酸性
9.下列对于可逆反应的认识正确的是（ ）
A．既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应。
B．在一定条件下SO2被氧化成SO3的反应是可逆反应
SO2溶于水的反应是可逆反应
D．Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)=Br2+SO2↑+2H2O
互为可逆反应
10.在SO2+2H2S=3S↓+2H2O的反应中，若SO2与H2S气体共2.5mol，反应后还原产物比氧化产物少16g,原混合气体中SO2和H2S的物质的量之比为（ ）
A．2:3 B．2:1 C．3:2 D．1:4
二.填空题:
1.正常雨水的pH约为5.6，这是由于______的缘故，酸雨的pH小于______现取某地雨水样品500ml，每隔一段时间测定其pH数据如下：
测定时间（小时）
0
1
2
4
8
10
12
雨水样pH值
4.70
4.62
4.56
4.55
4.55
4.55
4.55
雨水样放置一段时间后,PH值逐渐减小后PH又保持不变的原因可能是_______
2.向20mol 0.2mol/L的NaOH溶液中，缓缓地通入一定量的SO2气体，将所得溶液蒸干（设蒸发过程中没有其他化学变化），最后得到白色固体是纯净物。则通入SO2的体积可能是______ml（标况）写出反应的离子方程式____________
3.化合物SOCl2是一种液体，沸点77°C,在盛有20ml蒸馏水的锥形瓶中，小心地滴加8-10滴的SOCl2，可观察到反应剧烈，液面上有白雾生成，并有刺激性气味的无色气体逸出，该气体可使品红试纸褪色。轻轻振荡锥形瓶，待白雾消失后，往溶液中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀生成，再滴加稀HNO3，白色沉淀不消失。根据现象，写出SOCl2与水反应的化学方程式_________________
三.计算:
1.已知硫的气态氢化物H2S在空气中燃烧时有两种情况：
（1）氧气不充足时，H2S不能完全燃烧
2H2S+O22S+2H2O
（2）氧气充足时H2S能完全燃烧
2H2S+3O22SO2+2H2O
若24ml H2S和30ml O2中燃烧，同温同压下生成SO2的体积是多少毫升？
2.室温下，向10升真空容器内通入A摩H2S，B摩SO2（A，B都是正整数，且A≤3, B≤4）
（1）若A=B，则反应前后容器内压强比______
（2）容器内可能达到的最大密度为______
（3）容器内若有剩余气体，其最小密度可能是______
[自我反馈]
一.选择题:
1.C
2.C D
3.D
解析：
A．SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl 无沉淀生成
B．2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O或NaOH+SO2=NaHSO3无沉淀生成
C．SO2与BaCl2不反应
D．SO2与Ba(NO3)2反应可生成BaSO3沉淀，但由于溶液呈酸性，且存在NO3-，可得BaSO3氧化成为BaSO4沉淀
4.C
5.A
解析：根据可得22.4L/mol×2g/L=44.8g/mol，即：SO2和O2的混合气体的平均式量为44.8。再利用十字交叉法可求出SO2和O2的分子个数比
SO2 64 12.8
44.8 A正确
O2 32 19.2
注意：本题不考虑SO2和O2的化学反应，因为二者只在有催化剂和加热的条件下才能发生化合反应，如果没有上述条件，反应将无法进行。
6.B
解析：①②④还可以是CO2，③能使品红溶液褪色的不仅有SO2，⑤Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr H2SO4+Ba(NO3)2=BaSO4↓+2HNO3，这里利用了SO2的还原性，而CO2不具有还原性，因此该实验可证明SO2的存在
7.B
解析：若要除去CO2中混有的SO2，需利用二者不同的性质，即加入的试剂只与SO2反应，同时不污染CO2。四个选项中均用到了浓H2SO4，它起干燥气体的作用。所以本题关键是如何选用除杂试剂。A：Na2SO3溶液，有下述反应：Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3；Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2，即Na2CO3溶液可同时与CO2和SO2反应不能达到除杂的目的。B：饱和NaHCO3溶液NaHCO3+SO2=Na2SO3+CO2，NaHCO3与CO2不反应，所以可选。C：NaCl溶液与CO2和SO2均不反应。D碱石灰与CO2和SO2同时反应，SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，也不能达到除杂的目的。
8.D
解析：SO2的水溶液显酸性，而显红色的酚酞试溶液是显碱性的，二者混合一起时，原溶液的碱性消失，因此红色消失。而SO2只能漂白有机色质，其原理是与有机色质发生化合反应而将其转变为无色物质。
9.B、C
解析：A缺少在同一条件下。D前一反应的生成物H2SO4是稀硫酸，而后一反应的反应物是浓H2SO4，虽然二者是同一种物质，但由于浓度不同，性质也不同，因此二个反应不能互为可逆。
10.C D
解析：
失4e-
得2×2e-
在生成的3molS单质中，有1molS单质是还原产物有2molS单质是氧化产物。即还原产物与氧化产物的物质的量比为1:2。
本题要求还原产物比氧化产物少16g（0.5mol），也就是参加反应的n(SO2)=0.5mol，n(H2S)=1mol；则n(SO2)+n(H2S)=1.5mol，由此可知反应时SO2并不是恰好完全反应，需考虑某一反应物过量。
当SO2过量时，n(SO2)=2.5mol-1mol=1.5mol，则
n(H2S):n(SO2)=1mol:1.5mol=2:3
当H2S过量时，n(H2S)=2.5mol-0.5mol=2mol，则
n(H2S):n(SO2)=2mol:0.5mol=4:1
二.填空题:
1.正常雨水中溶解了少量的SO2 4.5
雨水中亚硫酸逐渐被氧化成硫酸后，PH值不再变化.
2.44.8ml或89.6ml（需考虑SO2适量和SO2过量两种可能）
SO2+2OH-=SO32-+H2O SO2+OH-=HSO3-
3.SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑
三.计算题:
1.18ml
提示：根据H2S与O2的体积，结合两个化学方程式，判断H2S能否完全燃烧，本题
介于2:1和2:3之间.
所以H2和O2部分完全燃烧，生成S，SO2，H2O结合方程式就可求出生成SO2为18ml
2.解析：本题考查H2S和SO2的反应，试题内容明显分为三个层次，开始的量按2:1变化，求变化后的气体量。此类题可用“起始，变化，最后”三态分析法求解。
（1）A=B 即n（H2S）:n（SO2）=1:1
设起始均为1mol
2H2S+SO2=2H2O+3S↓
起始 1mol 1mol
变化 1mol 0.5mol ∴
最后 0 0.5mol
（2）气体的密度就是单位体积气体的质量（克/升）所以欲使反应后气体密度最大，必然剩下分子量大的那种气体最多，参加反应的分子量小的气体要最少，则：
2H2S+SO2=2H2O+3S↓
起始 1mol 4mol
变化 1mol 0.5mol ∴
最后 0 3.5mol
（3）因为容器内气体密度最小，所以剩余气体只能是H2S，又由于A，B都是正整数，所剩余的H2S气体为1mol，则.
[走向高考]
1.（91全国）下列反应中通入的气体物质只作为氧化剂的是（ ）
A．SO2通入氢硫酸中
B．氯气通入NaOH溶液中
C．少量氯气通入氯化亚铁酸性溶液中
D．硫化氢通入溴水中
2.（92上海）下列说法错误的是（ ）
A．Na2SO3溶液与BaCl2溶液作用，有白色沉淀生成，加稀硝酸后沉淀消失
B．将过量SO2气体通入Ba(OH)2溶液中，一定有白色沉淀生成
C．将SO2气体通入BaCl2溶液中，有白色沉淀生成
D．将SO2气体通入用硝酸酸化过的BaCl2溶液中，有白色沉淀生成。
3.（95全国）常温时，向20L真空容器内通入amol H2S和bmol SO2（a,b都是正整数，且a≤5,b≤5）反应完全后容器内可能达到的最大密度约是（ ）
A．24.5 B．14.4 C．8 D．5.1
答案：1.A, C 2.A, C 3.B
实验室制法:
在实验室中，常用亚硫酸盐跟硫酸起反应来制取SO2
反应原理：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑
装置类型：固体+液体→所 （同CO2，H2）
收集方法：向上排空气法（为什么？）不用排水法（为什么？）
验满方法：将湿润的蓝色石蕊试纸放在瓶口，试纸变红
尾气处理：NaOH吸收
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