二氧化硫的结构与性质.doc

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： SO2NO2CO2分子构型键角119.5，角型分子键角134，角型分子键角1180，直线型分子分子极性极性分子极性分子非极性分子8e结构不是不是是水溶液非电解质、导电非电解质、导电非电解质、导电酸性氧化物是不是是 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SO32，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 SO2氯水活性炭原理与有色物质结合生成无色物质将有色物质氧化将有色物质的分子吸附在其表面实质非氧化还原反应氧化还原反应物理吸附效果暂时性永久性暂时性范围可漂泊某些有色物质，不能使变红的石蕊试液褪色可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊试液先变红后褪色可吸附某些有色物质的分子 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 +SO2SO3 +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.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H2SO3SO2。如：2SO2 + O2 2SO3、2Na2SO3 + O2 = 2Na2SO4。 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：2. 类别来源危害硫氧化物矿物燃烧、火山爆发酸雨碳氧化物不完全燃烧、机动车排气破坏血红蛋白氮氧化物燃烧过程、细菌作用形成光化学烟雾，温室效应，破坏臭氧层碳氢化合物汽车尾气、有机物蒸发形成光化学烟雾，温室效应卤素化合物合成化学品温室效应，破坏臭氧层，人体氟危害悬浮颗粒物矿物燃烧、工业废气等影响呼吸系统 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+ O27N5+ 12 H2O也可处理NO2。当转移1.2 mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是 L。 （2）已知：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H196.6 kJmol-1 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H113.0 kJmol-1 则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的H _ kJmol-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 cSO3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H 0（填“”或“ ”）。实际生产条件控制在250、1.3104kPa左右，选择此压强的理由是 。 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22.4L6.72L。（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，H836 kJmol-1，故NO2+SO2SO3+NO，H41.8 kJmol-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 1ax 2ax 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，H0；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