Оксид серы (IV) и сернистая кислота

SO₂  (сернистый ангидрид; сернистый газ)

Физические свойства 

Бесцветный газ с резким запахом; хорошо растворим в воде (в 1 объёме H₂O растворяется 40 объёмов SO₂ при н.у.); более чем в два раза тяжелее воздуха, ядовит; t°пл. = -75,5°C; t°кип. = -10°С.

Обесцвечивает многие красители, убивает микроорганизмы.

Получение

1)     При сжигании серы в кислороде:

S + O₂ → SO₂ 

2)     Окислением сульфидов:

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂­

3)     Обработкой солей сернистой кислоты минеральными кислотами:

Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + SO₂­ + H₂O

4)     При окислении металлов концентрированной серной кислотой:

Cu + 2H₂SO₄(конц) → CuSO₄ + SO₂­ + 2H₂O

 

Химические свойства 

1)     Сернистый ангидрид — кислотный оксид.

·        взаимодействие с водой 

При растворении в воде образуется слабая и неустойчивая сернистая кислота H₂SO₃ (существует только в водном растворе)

Сернистая кислота диссоциирует ступенчато:

H₂SO₃ ↔ H⁺ + HSO₃^— (первая ступень, образуется гидросульфит – анион)

HSO₃^— ↔ H⁺ + SO₃^2- (вторая ступень, образуется анион сульфит)

H₂SO₃ образует два ряда солей — средние (сульфиты) и кислые (гидросульфиты).

Качественной реакцией на соли сернистой кислоты является взаимодействие соли с сильной кислотой, при этом выделяется газ SO₂  с резким запахом:

     Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl +  SO₂ ↑+ H₂O 

      2H⁺  +  SO₃^2- → SO₂ ↑+ H₂O 

     Раствор сернистой кислоты H₂SO₃ обладает восстановительными   свойствами. Сернистая кислота взаимодействует с раствором йода, обесцвечивая его. При этом образуются йодоводородная и серная кислоты.

H₂SO₃ + I₂  + H₂O = H₂SO₄ + 2НI

·        взаимодействие со щелочами 

Ba(OH)₂ + SO₂ → BaSO₃↓(сульфит бария) + H₂O

Ba(OH)₂ + 2SO₂ (избыток)→ Ba(HSO₃)₂(гидросульфит бария)

·        взаимодействие с основными оксидами                 

SO₂ + CaO = CaSO₃ 

2)     Реакции окисления, SO₂ — восстановитель  (S⁺⁴ – 2ē → S⁺⁶)

2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃ (катализатор – V₂O₅)

      SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr

      5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄

Водные растворы сульфитов щелочных металлов окисляются на воздухе: 

2Na₂SO₃ + O₂ → 2Na₂SO₄;

2SO₃^2- + O₂ → 2SO₄^2- 

3)     Реакции восстановления,  SO₂ — окислитель  (S⁺⁴ + 4ē → S⁰) 

SO₂ + С  →  S + СO₂ (при нагревании)

SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O