二氧化硫

二氧化硫

二氧化硫(化學式:SO2),又稱亞硫酸酐,是最常見的硫氧化物,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一。火山爆發時會噴出該氣體,在許多工業過程中也會產生二氧化硫。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進一步氧化,便會生成硫酸(H2SO4)
  • 中文名稱
    二氧化硫
  • 化學式
    SO2
  • 相對分子質量
    64.06
  • 化學品類別
    酸性氣體
  • 是否管製
  • 熔點
    -75.5 ℃
  • 沸點
    -10 ℃
  • 密度
    2.26
  • 水溶性
    易溶于水
  • CAS登錄號
    7446-09-5

​基本簡介

二氧化硫(化學式:SO2)是最常見的硫氧化物。無色,有強烈刺激性的有毒氣體。大氣主要污染物之一。火山爆發時會噴出該氣體,在許多工業過程中也會產生二氧化硫。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。當二氧化硫溶于中,會形成硫酸(酸雨的主要成分)。若把SO2進一步氧化,通常在催化劑如二氧化氮的存在下,便會生成硫酸。這就是對使用這些燃料作為能源的環境效果的擔心的原因之一。

中文名稱:二氧化硫

中文別名:亞硫酸酐(二氧化硫溶液);二氧化硫(氣)

英文名稱

sulfur ioxide

英文別名:231-195-2; Oxosulfane oxide; Schwefeldioxyd; Siarki dwutlenek; sulfane, oxo-, oxide; Sulfur dioxide (SO2); Sulfur dioxide [UN1079] [Poison gas]; SULFUR OXIDE; Sulfur oxide (SO2)

CAS:7446-09-5

EINECS:231-195-2

分子式:S分子量:64.053O2

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基本結構

SO2是一個彎曲的分子,其對稱點群為C2v。硫原子的氧化態為+4,形式電荷為0,被5個電子對包圍著,因此可以描述為超價分子。從分子軌道理論的觀點來看,可以認為這些價電子大部分都參與形成S-O鍵。SO2中的S-O鍵長(143.1 pm)要比一氧化硫中的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)。這些證據使化學家得出結論:二氧化硫中的S-O鍵的鍵級至少為2,與臭氧中的O-O鍵不同,臭氧中的O-O鍵的鍵級為1.5。

二氧化硫

分子結構與極性:V形分子,極性分子。

基本性質

物理性質

無色,常溫下為無色有刺激性氣味的有毒氣體,密度比空氣大,易液化,易溶于水(約為1:40)密度2.551g/L。(氣體,20攝氏度下)二氧化硫是一種主要的大氣污染物。

熔點:-72.4℃(200.75K)

沸點:-10℃(263K)

溶解度:

22 g/100mL(0℃)15 g/100mL(10℃)
11 g/100mL(20℃)9.4 g/100mL(25 ℃)
8 g/100mL(30℃)6.5 g/100mL(40 ℃)
5 g/100mL(50℃)4 g/100mL(60℃)
3.5 g/100mL(70 ℃)3.4 g/100mL(80 ℃)
3.5 g/100mL(90 ℃)3.7 g/100mL(100℃)

化學性質

二氧化硫可以在硫磺燃燒的條件下生成

S(s) +O2(g) =點燃= SO2(g)

硫化氫可以燃燒生成二氧化硫

2H2S(g) + 3O2(g) =點燃= 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)

二氧化硫

2ZnS(s) + 3O2(g) === 2ZnO(s) + 2SO2(g)

HgS(s) + O2(g) === Hg(g) + SO2(g)

套用:用于生產硫以及作為殺蟲劑、殺菌劑、漂白劑和還原劑。在大氣中,二氧化硫會氧化而成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠,是環境酸化的重要前驅物。大氣中二氧化硫濃度在0.5ppm以上對人體已有潛在影響;在1~3ppm時多數人開始感到刺激;在400~500ppm時人會出現潰瘍和肺水腫直至窒息死亡。二氧化硫與大氣中的煙塵有協同作用。當大氣中二氧化硫濃度為0.21ppm,煙塵濃度大于0.3mg/lL,可使呼吸道疾病發病率增高,慢性病患者的病情迅速惡化。如倫敦煙霧事件、馬斯河谷事件和多諾拉等煙霧事件,都是這種協同作用造成的危害。

二氧化硫

按照Claude Ribbe在《拿破崙的罪行》一書中的記載,二氧化硫在19世紀早期被一些在海地的君主當作一種毒葯來鎮壓奴隸的反抗。

二氧化硫對食品有漂白(原理:與有色物質化合成無色不穩定物質)和防腐作用,使用二氧化硫能夠達到使產品面板光亮、潔白的效果(特點:漂白不徹底),是食品加工中常用的漂白劑和防腐劑,但必須嚴格按照國家有關範圍和標準使用,否則,會影響人體健康。國內工商部門和質量監督部門曾多次查出部分地方的個體商販或有些食品生產企業,為了追求其產品具有良好的面板色澤,或延長食品包裝期限,或為掩蓋劣質食品,在食品中違規使用或超量使用二氧化硫類增加劑。

生產方法

工業製備

二氧化硫(SO2)

二氧化硫

製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)。

生產液體二氧化硫時通常先製得純二氧化硫氣體,然後經壓縮或冷凍將其液化。重要的工業生產方法有:

①哈涅希-希洛特法。此法始創于1884年,以水作吸收劑,吸收二氧化硫後的溶液以蒸汽解吸,解吸氣經冷凝、幹燥後液化。現在發展了加壓水吸收法。

②氨-硫酸法。此法常用于一次轉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,製得純二氧化硫氣體。

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,然後將吸收液加熱再生,製得純二氧化硫。主要的吸收劑有碳酸鈉、檸檬酸鈉、鹼式硫酸鋁、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部分冷凝分離,直接製得液體二氧化硫,未冷凝的二氧化硫返回硫酸生產系統。

三氧化硫-硫磺法。使液體硫磺與三氧化硫在反應器中進行反應,製得純二氧化硫氣體。

實驗室製備

實驗室通常用亞硫酸鈉與濃硫酸反應製取二氧化硫

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)

相關危害

易被濕潤的粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。對眼及呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。

輕度中毒時,發生流淚、畏光、咳嗽,咽、喉灼痛等;嚴重中毒可在數小時內發生肺水腫;極高濃度吸入可引起反射性聲門痙攣而致窒息。皮膚或眼接觸發生炎症或灼傷。慢性影響:長期低濃度接觸,可有頭痛、頭昏、乏力等全身症狀以及慢性鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、嗅覺及味覺減退等。少數工人有牙齒酸蝕症。

檢測儀器

1、攜帶型二氧化硫檢測儀

HFPCY-SO2攜帶型二氧化硫檢測儀,是一種可連續檢測作業環境中二氧化硫濃度的儀器。二氧化硫檢測儀為自然擴散方式檢測氣體濃度,採用進口電化學感測器,具有極好的靈敏度和出色的重復性;二氧化硫檢測儀採用嵌入式微控製技術,選單操作簡單,功能齊全,可靠性高,整機性能居國內領先水準。檢測儀外殼採用高強度工程材料、復合彈性橡膠材料精製而成,強度高、手感好。

2、泵吸式二氧化硫檢測儀

CY-CO泵吸式二氧化硫檢測儀採用內置吸氣泵,可快速檢測工作環境中二氧化硫濃度。泵吸式二氧化硫檢測儀採用進口電化學感測器,具有非常清晰的大液晶顯示屏,聲光報警提示,保證在非常不利的工作環境下也可以檢測危險氣體並及時提示操作人員預防。

3、線上式二氧化硫檢測報警器

HFTCY-SO2線上式二氧化硫檢測報警器由氣體檢測報警控製器和固定式二氧化硫檢測器組成,氣體檢測報警控製器可放置于值班室內,對各監測點進行監測控製,二氧化硫檢測器安裝于氣體最易泄露的地點,其核心部件為氣體感測器。二氧化硫檢測器將感測器檢測到的二氧化硫濃度轉換成電信號,通過線纜傳輸到氣體檢測報警控製器,氣體濃度越高,電信號越強,當氣體濃度達到或超過報警控製器設定的報警點時,氣體檢測報警控製器發出報警信號,並可啓動電磁閥、排氣扇等外聯設備,自動排除隱患。線上式二氧化硫檢測報警器廣泛套用于石油、化工、冶金、電力、煤礦、水廠等環境,有效防止爆炸事故的發生。

相關措施

皮膚接觸

立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗至少15分鍾。就醫。

二氧化硫二氧化硫

眼睛接觸

提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。

吸入

迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。

食入

用水漱口,飲牛奶或生蛋清。就醫。

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