Оксид серы(IV) SO2: свойства, получение, применение

Оксид серы(IV) SO2 — кислотный оксид, бесцветный ядовитый газ с резким запахом, молярная масса 64 г/моль.

Ключевые факты

Формула
SO2
Класс
оксид (кислотный)
Молярная масса
64 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 64,06 г/моль
Другие названия
сернистый газ; сернистый ангидрид
Состояние
газ
Степени окисления
S +4, O −2
Связь и строение
ковалентные полярные связи, молекула угловая и полярная
Кристаллическая решётка
молекулярная
Соответствующая кислота
сернистая H2SO3 (слабая и неустойчивая)

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое оксид серы(IV)?

Оксид серы(IV) выделяется при сжигании серы и обжиге сульфидных руд, а в природе — при вулканических извержениях. Сера здесь в промежуточной степени окисления +4, поэтому вещество может и отдавать электроны, и принимать их. Эта двойственность делает его одним из самых полезных примеров в заданиях на окислительно-восстановительные реакции.

Как кислотный оксид, он растворяется в воде с образованием сернистой кислоты и реагирует со щелочами и основными оксидами, давая сульфиты. Газ тяжелее воздуха, ядовит и имеет запах зажжённой спички. В производстве серной кислоты он служит промежуточным продуктом.

Какие физические свойства у оксида серы(IV)?

Физические свойства: оксид серы(IV) SO2
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниегаз
Цвет и запахбез цвета, с резким удушливым запахом
Плотность относительно воздухатяжелее воздуха: 64 г/моль против 29 г/моль
Растворимость в водехорошая: около 40 объёмов газа в одном объёме воды при комнатной температуре
Температура кипенияоколо −10 °C; легко сжижается при небольшом охлаждении

Какие химические свойства у оксида серы(IV)?

Реакции делят на две группы. Первая — свойства кислотного оксида: вода, щёлочи, основные оксиды. Вторая — окислительно-восстановительные: чаще всего оксид серы(IV) восстановитель и переходит в соединения серы(+6), но с сильными восстановителями вроде сероводорода сам становится окислителем.

  1. С водой: сернистая кислота (обратимо)SO2 + H2O ⇄ H2SO3
  2. С избытком щёлочи: средняя сольSO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O
  3. С основным оксидомSO2 + CaO → CaSO3
  4. С кислородом: окисление до оксида серы(VI)2SO2 + O2 ⇄ 2SO3Условия: катализатор, нагревание
  5. С бромной водой: восстановитель, окраска исчезаетSO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr
  6. С сероводородом: окислитель, выпадает сераSO2 + 2H2S → 3S + 2H2O

Если щёлочи мало, а газа в избытке, получается кислая соль — гидросульфит. Сернистая кислота существует только в разбавленном растворе и распадается обратно на воду и газ.

Как получают оксида серы(IV)?

В промышленности

Газ получают обжигом пирита или сжиганием серы в воздухе. Это первая стадия производства серной кислоты.

  • 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
  • S + O2 → SO2

В лаборатории

Сульфит натрия разлагают кислотой либо нагревают медь с концентрированной серной кислотой.

  • Na2SO3 + 2HCl → 2NaCl + SO2↑ + H2O
  • Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

Как распознать оксид серы(IV)? Качественная реакция

Газ узнают по запаху и по обесцвечиванию бромной воды или розового раствора перманганата калия: оксид серы(IV) восстанавливает бром до бромоводорода.

  • SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr

Где применяют оксида серы(IV)?

  • производство серной кислоты — исходный продукт контактного способа;
  • отбеливание соломы, шерсти и бумажной массы;
  • консервирование: обработка плодоовощного сырья, пищевая добавка-консервант;
  • дезинфекция овощехранилищ и подвалов от плесени и грибка.

Меры предосторожности. Газ ядовит и раздражает дыхательные пути, поэтому опыты проводят только в вытяжном шкафу, а избыток поглощают раствором щёлочи.

Чему равна молярная масса оксида серы(IV)?

M(SO2) = 32 + 2·16 = 64 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 64,06 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где оксид серы(IV) встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса оксида серы(IV)?

M(SO2) = 32 + 2·16 = 64 г/моль. Газ вдвое с лишним тяжелее воздуха, средняя молярная масса которого около 29 г/моль.

Почему сернистый газ может быть и окислителем, и восстановителем?

Сера в нём в степени окисления +4, а возможные значения у серы — от −2 до +6. Значит, она может и отдавать электроны (до +6), и принимать их (до 0 или −2).

Чем сернистый газ отличается от углекислого газа?

Оба — кислотные оксиды, но SO2 имеет резкий запах, ядовит и обесцвечивает бромную воду. Углекислый газ запаха не имеет и бромную воду не обесцвечивает.

Какая кислота соответствует оксиду серы(IV)?

Сернистая H2SO3. Она слабая, существует только в растворе и легко распадается на воду и газ, поэтому её формулу в продуктах реакций чаще пишут как обратимое равновесие.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: сера S, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники