二氧化硫

二氧化硫
二氧化硫又称亚硫酸酐，是最常见的硫氧化物，为硫酸原料气的主要成分，是大气主要污染物之一。

无色气体，有强烈刺激性气味。

火山爆发时会喷出该气体，在许多工业过程中也会产生二氧化硫。

由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。

当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。

若把SO2进一步氧化，通常在催化剂如二氧化氮的存在下，便会生成硫酸。

中文名：二氧化硫别名：亚硫酸酐
英文名：Sulfur dioxide 化学式：SO2
CAS号：7446-09-5 RTECS：WS4550000
摩尔质量：64.054 g·mol−1 外观：无色气体
密度：0.002551 g/L 熔点：-72.4℃
沸点：-10℃溶解度（水）：9.4 g/100 mL (25 °C)
警示术语：R：23-34 安全术语：S：1/2-9-26-36/37/39-45
主要危害：大气主要污染物之一
二氧化硫-分子结构
二氧化硫，是一个弯曲的分子，其对称点群为C2v。

硫原子的氧化态为+4，形式电荷为0，被5个电子对包围着，因此可以描述为超价分子。

从分子轨道理论的观点来看，可以认为这些价电子大部分都参与形成S—O键。

SO2中的S—O键长（143.1 pm）要比一氧化硫中的S—O键长（148.1 pm）短，而O3中的O—O键长（127.8 pm）则比氧气O2中的O—O键长（120.7 pm）长。

SO2的平均键能（548 kJ/mol）要大于SO的平均键能（524 kJ/mol），而O3的平均键长键能（297 kJ/mol）
则小于O2的平均键能（490 kJ/mol）。

这些证据使化学家得出结论：二氧化硫中的S—O 键的键级至少为2，与臭氧中的O-O键不同，臭氧中的O—O键的键级为1.5。

分子结构与极性：V形分子，极性分子。

二氧化硫-物理性质
二氧化硫是无色有刺激性气味的气体。

溶于丙酮、乙醇、甲酸等多种有机溶剂，溶于水(0℃时溶解度22.8g/l00ml，90℃时溶解度0.58g/100ml)。

水溶液呈酸性。

在硫酸溶液中的溶解度以硫酸浓度为85%时为最小。

液态时为良好的溶剂。

2000℃以上发生热分解，也可通过电场放电、紫外线或X射线辐射等分解。

二氧化硫-化学性质
酸性氧化物
SO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。

可以与水作用得到二氧化硫水溶液，即“亚硫酸”（中强酸），但真正的亚硫酸分子从未在溶液中观测到。

S02+H2O<——>H2SO3
与碱反应形成亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。

以与氢氧化钠的反应为例，产物是Na2SO3 还是NaHSO3，取决于二者的用量关系。

SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O或
SO2+NaOH→Na2SO3
与碱性氧化物反应生成盐。

氧化还原反应
SO2中的硫元素的化合价为+4价，为中间价态，既可升高，也可下降。

所以SO2既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主。

SO2的还原性较强，可被多种氧化剂（如O2、Cl2、Br2、HNO3、KMnO4等）氧化。

SO2+Cl2→SO2Cl2
2SO2+O2<——>2SO3（该反应为可逆反应，条件为加热和催化剂：V2O5 / Pt / Cr2O3）
SO2也有一定的氧化性，如：
SO2+2H2S→3S+2H2O
工业上可以用此反应制造高纯度硫磺。

二氧化硫-制法
工业生产
制取二氧化硫的方法有：焚烧硫磺；焙烧硫铁矿或有色金属硫化矿；焚烧含硫化氢的气体；煅烧石膏或磷石膏；加热分解废硫酸或硫酸亚铁；以及从燃烧含硫燃料的烟道气中回收（见硫酸原料气）。

生产液体二氧化硫时通常先制得纯二氧化硫气体，然后经压缩或冷冻将其液化。

重要的工业生产方法有：
①哈涅希-希洛特法。

此法始创于1884年,以水作吸收剂，吸收二氧化硫后的溶液以蒸汽解吸，解吸气经冷凝、干燥后液化。

现在发展了加压水吸收法。

②氨-硫酸法。

此法常用于一次转化的接触法硫酸厂中尾气二氧化硫的回收。

以氨水为原始吸收剂,用硫酸分解吸收液,制得纯二氧化硫气体。

③溶液吸收法。

以无机或有机溶液吸收低浓度二氧化硫气体，然后将吸收液加热再生，制得纯二氧化硫。

主要的吸收剂有碳酸钠、柠檬酸钠、碱式硫酸铝、有机胺类等的溶液。

④直接冷凝法。

以冷冻法从含二氧化硫的气体中将其部分冷凝分离，直接制得液体二氧化硫，未冷凝的二氧化硫返回硫酸生产系统。

⑤三氧化硫-硫磺法。

使液体硫磺与三氧化硫在反应器中进行反应，制得纯二氧化硫气体。

实验室制备
实验室通常用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫
Na2SO3+H2SO4→Na2SO4+SO2(g)+H2O
或用铜与浓硫酸加热反应
Cu+2H2SO4→CuSO4+SO2(g)+2H2O
尾气处理：通入氢氧化钠溶液
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
其它方法
二氧化硫可以在硫磺燃烧的条件下生成
S(s)+O2(g) →SO2(g)
硫化氢可以燃烧生成二氧化硫
2H2S(g) +3O2(g) →2H2O(g) +2SO2(g)
加热硫铁矿，闪锌矿，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)
二氧化硫-主要用途
二氧化硫除了主要用于生产硫酸外，其他重要用途有：在造纸工业中生产亚硫酸盐纸浆；制造各种亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐；生产锦纶（尼龙6）单体、合成洗涤剂、橡胶促进剂等有机化合物；也用于医药工业。

二氧化硫还可作为织物和皮革的漂白剂；农业上用作熏蒸消毒剂；食品工业中用作防腐和消毒剂。

液态二氧化硫是一些有机物的良好溶剂，用于矿物油类的精制。

二氧化硫对食品有漂白和防腐作用，使用二氧化硫能够达到使产品外观光亮、洁白的效果，是食品加工中常用的漂白剂和防腐剂，但必须严格按照国家有关范围和标准使用，否则，会影响人体健康。

防腐剂
由于二氧化硫的抗菌性质，它有时用作干杏和其它干果的防腐剂，用来保持水果的外表，并防止腐烂。

二氧化硫的存在，可以使水果有一种特殊的化学味道。

酿酒
二氧化硫是酿酒时非常有用的化合物，它的E编码为E220。

它甚至在所谓的“无硫的”酒中也存在，浓度可达每升10毫克。

它作为抗生素和抗氧化剂，防止酒遭到细菌的损坏和氧化。

它也帮助把挥发性酸度保持在想要的程度。

酒的标签上之所以有“含有亚硫酸盐”等字句，就是因为二氧化硫。

根据美国和欧盟的法律，如果酒的SO2浓度低于10ppm，则不需要标示“含有亚硫酸盐”。

酒中允许的SO2浓度的上限在美国为350ppm，而在欧盟，红酒为1 60ppm，白酒为210ppm。

如果SO2的浓度很低，那么便很难探测到，但当浓度大于50ppm时，用鼻子就能闻出SO2的气味，用舌头也能品尝出来。

SO2还是酿酒厂卫生的很重要的要素。

酿酒厂和设备必须保持十分清洁，且因为漂白剂不能用于酿酒厂中，SO2、水和柠檬酸的混合物通常用来清洁水管、水槽和其它设备，以保持清洁和没有细菌。

还原性漂白剂
二氧化硫还是一个很好的还原剂。

在水的存在下，二氧化硫可以使物质褪色。

特别地，它是纸张和衣物的有用的漂白剂。

这个漂白作用通常不能持续很久。

空气中的氧气把被还原的染料重新氧化，使颜色恢复。

可以下列化学方程式表示：H2SO3 + 染料→ H2SO4 + (染料 - O )
因为空气提供氧气给予染料，染料被马上氧化，显示原来的颜色，这就是漂白作用通常不能持续很久的原因。

可以下列化学方程式表示： 2 (染料 - O ) + O2 → 2染料
中学实验室中用碱性品红溶液检测二氧化硫的存在。

二氧化硫可以使品红试液褪色，从而说明二氧化硫使有机物漂白的性质；而褪色后的溶液经过加热，又恢复为红色，从而说明了二氧化硫漂白的原理是与有机物生成了“加合物”，而此类加合物不稳定，加热时便分解，又放出二氧化硫。

一个相关的化学鉴定方法称为Schiff法，是用亚硫酸氢钠与品红或副品红发生加成，再用二氧化硫脱色。

如果得到的溶液（Schiff试剂）与待检试液作用生成粉红色或紫色，则可以证明待检试液中醛类的存在
硫酸的前体
二氧化硫还用来制备硫酸，首先转化成三氧化硫，然后再转化成发烟硫酸，最后转化成硫酸。

这个过程中的二氧化硫是含硫矿物与氧气反应产生的。

把二氧化硫转化成硫酸的过程，称为接触法。

制冷剂
由于二氧化硫容易液化，且汽化热很大，因此适合作为制冷剂。

在氟利昂的发展之前，二氧化硫就曾经用作家用冰箱的制冷剂。

试剂和溶剂
液态二氧化硫是万用的惰性溶剂，广泛用于溶解强氧化性盐。

它会发生自偶电离生成SO2+和SO32-。

2SO2→SO2+ +SO32-
它有时也用作有机合成中磺酰基的来源，把芳基重氮盐用二氧化硫处理，便可获得对应的芳基磺酰氯。

脱氯
在城市的污水处理中，二氧化硫用来处理排放前的氯化污水。

二氧化硫与氯气反应，氯气被还原，生成Cl-。

二氧化硫-安全特性
危险性
危险性类别：三星级
健康危害：易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。

对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。

大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。

急性中毒：轻度中毒时，发生流泪、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；严重中毒可在数小时内发生肺水肿；极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。

皮肤或眼接触发生炎症或灼伤。

慢性影响：长期低浓度接触，可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。

少数工人有牙齿酸蚀症[4]。

环境危害：对大气可造成严重污染[5]。

燃爆危险：本品不燃，有毒，具强刺激性。

急救措施
皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。

就医。

眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。

就医。

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。

保持呼吸道通畅。

如呼吸困难，给输氧。

如呼吸停止，立即进行人工呼吸。

就医。

消防措施
危险特性：不燃。

若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

有害燃烧产物：氧化硫。

灭火方法：本品不燃。

消防人员必须佩戴过滤式防毒面具(全面罩)或隔离式呼吸器、穿全身防火防毒服，在上风向灭火。

切断气源。

喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。

灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳。

泄漏应急处理
应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即进行隔离，小泄漏时隔离150m，大泄漏时隔离450m，严格限制出入。

建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。

从上风处进入现场。

尽可能切断泄漏源。

用工业覆盖层或吸附/ 吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入。

合理通风，加速扩散。

喷雾状水稀释、溶解。

构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。

如有可能，用一捉捕器使气体通过次氯酸钠溶液。

漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

操作处置与储存
操作注意事项：严加密闭，提供充分的局部排风和全面通风。

操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（全面罩），穿聚乙烯防毒服，戴橡胶手套。

远离易燃、可燃物。

防止气体泄漏到工作场所空气中。

避免与氧化剂、还原剂接触。

搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。

配备泄漏应急处理设备。

储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。

远离火种、热源。

库温不宜超过30℃。

应与易（可）燃物、氧化剂、还原剂、食用化学品分开存放，切忌混储。

储区应备有泄漏应急处理设备。