与硫有关的化合物

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1、与硫有关的化合物与硫有关的化合物二氧化硫（化学式：SO2）是最常见的硫氧化物。无色气体，有强烈刺激性气味。大气主要污染物之一。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。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心的原因之一。中文名称： 二氧化硫 中文别名：亚硫酸酐 色态常温下为无色有刺激性气味的有毒气体熔点-72.4（200.75K）沸点-10（263K）物理性质无色，常温下为无色有刺激性气味的有

2、毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水（约为 1:40）化学性质二氧化硫可以在硫磺燃烧的条件下生成 S(s) +O2(g) =点燃= SO2(g) 硫化氢可以燃烧生成二氧化硫 2H2S(g) + 3O2(g) =点燃= 2H2O(g) + 2SO2(g) 加热硫铁矿，闪锌矿，硫化汞，可以生成二氧化硫 二氧化硫漂白品红溶液4FeS2(s) + 11O2(g) = 2Fe2O3(s) + 8SO2(g) 2ZnS(s) + 3O2(g) = 2ZnO(s) + 2SO2(g) HgS(s) + O2(g) = Hg(g) + SO2(g) 应用：用于生产硫以及作为杀虫剂、杀菌剂、漂白剂和还原剂。在

3、大气中，二氧化硫会氧化而成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。大气中二氧化硫浓度在0.5ppm 以上对人体已有潜在影响；在 13ppm 时多数人开始感到刺激；在 400500ppm 时人会出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。二氧化硫与大气 实验步骤中的烟尘有协同作用。当大气中二氧化硫浓度为 0.21ppm，烟尘浓度大于 0.3mg/lL，可使呼吸道疾病发病率增高，慢性病患者的病情迅速恶化。如伦敦烟雾事件、马斯河谷事件和多诺拉等烟雾事件，都是这种协同作用造成的危害。 按照 Claude Ribbe 在拿破仑的罪行一书中的记载，二氧化硫在 19 世纪早期被一些在海地的君主当作一种毒药来镇压奴隶

4、的反抗。 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。国内工商部门和质量监督部门曾多次查出部分地方的个体商贩或有些食品生产企业，为了追求其产品具有良好的外观色泽，或延长食品包装期限，或为掩盖劣质食品，在食品中违规使用或超量使用二氧化硫类添加剂1其它性质SO2 可以自偶电离：2SO2=（可逆）SO2+SO32- 2SO2+O2 = 2SO3（加热，五氧化二钒做催化剂，可逆） 2H2S+SO2 = 3S+2H2O SO2+Cl2+2H2O = 2HCl+H2SO4 SO

5、2+2NaOH = Na2SO3+H2O(SO2 少量） SO2+NaOH = NaHSO3（SO2 过量） Na2SO3+SO2+H2O = 2NaHSO3 CaO+SO2=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4（加热） SO2 可以使品红溶液褪色，加热后颜色还原，因为 SO2 的漂白原理是 SO2 与被漂白物反应生成无色的不稳定的化合物，加热时，该化合物分解，恢复原来颜色。二氧化硫制取三氧化硫先将硫黄或黄铁矿在空气中燃烧或焙烧，以得到二氧化硫气体。将二氧化硫氧化为三氧化硫是生产硫酸的关键，其反应为： 2SO2+O2H2SO3（可逆） 这个反应在室温和没有催化剂存在时，实际上不能进行。

6、根据二氧化硫转化成三氧化硫途径的不同，制造硫酸的方法可分为接触法和硝化法。接触法是用负载在硅藻土上的含氧化钾或硫酸钾（助催剂）的五氧化二钒 V2O5 作催化剂，将二氧化硫转化成三氧化硫。硝化法是用氮的氧化物作递氧剂，把二氧化硫氧化成三氧化硫： SO2+N2O4+H2OH2SO4+2NO 根据所采用设备的不同，硝化法又分为铅室法和塔式法，现在铅室法已被淘汰；塔式法生产的硫酸浓度只有 76%；而接触法可以生产浓度 98%以上的硫酸；采用最多。 接触法生产工艺：接触法的基本原理是应用固体催化剂，以空气中的氧直接氧化二氧化硫。其生产过程通常分为二氧化硫的制备、二氧化硫的转化和三氧化硫的吸收三部分。二氧

7、化硫的制备和净化： 以硫铁矿等其他原料制成的原料气，含有矿尘、氧化砷、二氧化硒、氟化氢、氯化氢等杂质，需经过净化，使原料气质量符合转化的要求。为此，经回收余热的原料气，先通过干式净化设备（旋风除尘器、静电除尘器）除去绝大部分矿尘，然后再由湿法净化系统进行净化。 经过净化的原料气，被水蒸气所饱和，通过喷淋 93%硫酸的填料干燥塔，将其中水分含量降至 0.1g/?以下。 二氧化硫的转化：二氧化硫于转化器中，在钒催化剂存在下进行催化氧化： SO2+（1/2）O2 = SO3 H=-99.0kJ 钒催化剂是典型的液相负载型催化剂，它以五氧化二钒为主要活性组分，碱金属氧化物为助催化剂，硅藻土为催化剂载体

8、，有时还加入某些金属或非金属氧化物，以满足强度和活性的特殊需要。通常制成直径 46mm、长 515mm 柱状颗粒。近年来，丹麦、美国和中国相继开发了球状、环状催化剂，以降低催化床阻力，减少能耗。 钒催化剂须在某一温度以上才能有效地发挥催化作用，此温度称为起燃温度，通常略高于 400。近年来，研制成功的低温活性型钒催化剂，其起燃温度降低到 370左右，因而提高了二氧化硫转化率。转化器进口的原料气温度保持在钒催化剂的起燃温度之上，通常为 410440。 由于原料气经过湿法净化系统后降温至 40左右，所以必须通过换热器，以转化反应后的热气体间接加热至反应所需温度，再进入转化器。二氧化硫经氧化反应放出

9、的热量，使催化剂层温度升高，二氧化硫平衡转化率随之降低，如温度超过 650，将使催化剂损坏。为此，将转化器分成 35 层，层间进行间接或直接冷却，使每一催化剂层保持适宜反应温度，以同时获得较高的转化率和较快的反应速度。 现代硫酸生产用的两次转化工艺，是使经过两层或三层催化剂的气体，先进入中间吸收塔，吸收掉生成的三氧化硫，余气再次加热后，通过后面的催化剂层，进行第二次转化，然后进入最终吸收塔再次吸收。由于中间吸收移除了反应生成物，提高了第二次转化的转化率，故其总转化率可达 99.5%以上，部分老厂仍采用传统的一次转化工艺，即气体一次通过全部催化剂层，其总转化率最高仅为 98%左右。三氧化硫的吸收

10、：转化工序生成的三氧化硫经冷却后在填料吸收塔中被吸收。吸收反应虽然是三氧化硫与水的结合，即： SO3+H2OH2SO4H=-132.5kJ 但不能用水进行吸收，否则将形成大量酸雾。工业上采用 98.3%硫酸作吸收剂，因其液面上水、三氧化硫和硫酸的总蒸气压最低，故吸收效率最高。出吸收塔的硫酸浓度因吸收三氧化硫而升高，须向 98.3%硫酸吸收塔循环槽中加水并在干燥塔与吸收塔间相互串酸，以保持各塔酸浓度恒定。成品酸由各塔循环系统引出。 吸收塔和干燥塔顶设有金属丝网除沫器或玻璃纤维除雾器，以除去气流中夹带的硫酸雾沫，保护设备，防止环境污染。两次转化工艺的最终吸收塔出口尾气中的二氧化硫浓度小于 5001

11、0-6，尾气可直接排入大气；而一次转化工艺的吸收塔尾气中的二氧化硫浓度高达 200010-6300010-6，故须设置尾气处理工序，以使排气符合环境保护法规。氨水吸收法是应用最广的尾气处理方法。硫是一种元素，在元素周期表中它的化学符号是 S，原子序数是16。硫是一种非常常见的无味的非金属，纯的硫是黄色的晶体，又称做硫磺。硫有许多不同的化合价，常见的有-2, 0, +4, +6 等。在自然界中它经常以硫化物或硫酸盐的形式出现，尤其在火山地区纯的硫也在自然界出现。对所有的生物来说，硫都是一种重要的必不可少的元素，它是多种氨基酸的组成部分，由此是大多数蛋白质的组成部分。它主要被用在肥料中，也广泛地被

12、用在火药、润滑剂、杀虫剂和抗真菌剂中。化学性质化合价为-2+2+4 和+6。第一电离能 10.360 电子伏特。化学性质比较活泼，能与氧、金属、氢气、卤素（除碘外）及已知的大多数元素化合。还可以与强氧化性的酸、盐、氧化物，浓的强碱溶液反应。它存在正氧化态，也存在负氧化态，可形成离子化合物、共价化合成物和配位共价化合物。 注意：硫不能单独作为正价与其他除了氧元素以外的元素化合，只能作为硫酸根、亚硫酸根或二氧化硫、三氧化硫出现。正二价的硫很少见。化学性质1.氧化性 与金属单质反应：铜硫化亚铜；铁硫化亚铁；铝，钠等金属 往往将其氧化为较低价态 特性：银与硫摩擦生成硫化银；汞与硫研磨生成硫化汞 与非金

13、属反应：2S + C =高温= CS2；S + H2= H2S 与其他的还原剂：S+Na2SO3= Na2S2O3(学名;硫代硫酸钠大苏打) 2.还原性：S + O2=点燃= SO2 3.既氧化又还原： 3S+ 6KOH = 2K2S +K2SO3+ 3H2O （歧化反应）常用方程式3S +6OH-=2S 2- +SO32-+ 3H2O S2- +H2O =HS- +OH-水解反应 3S2- + 2Al3+ + 6H2O = 2Al(OH)3 +3H2S S2- +2Fe3+ = 2Fe2+ +S SO2+Ca2+ 2ClO- + H2O = CaSO4 +HClO- + H+ + Cl- （

14、少量 SO2） 2SO2+ Ca2+ 2ClO- + 4H2O = CaSO4 + 2Cl- + 4H+ +SO42- （足量SO2） SO2+ 2Fe3+ +2H2O = 2Fe2+ + SO42- + 4H+ SO2 + CO3 2- = SO42- + CO2 + H2O SO2+ 2OH = SO42-+ H2O SO2 + OH- = HSO3- 2SO2+ O2= 2SO3(加热，V2O5 催化） SO2+ Cl2+ 2H2O =2Cl- +2H+ + SO42- SO2+ Br2+ 2H2O = 2Br- + 2H+ + SO4 2- SO2+ I2+2H2O = 2I- + 2

15、H+ + SO42- SO2+ H2O2= 2H+ SO4 2- 3SO2 + 2NO3-+ 2H2O = 3SO4 2- + 2NO + 4H+ SO2+ ClO - + H2O = 2H+ Cl- + SO4 2- SO2+ 2H2S = 3S + 2H2O SO2+ H2O = H2SO3 2H2SO3+O2= 2H2SO4 2Na2SO3+O2= 2Na2SO4 5SO2 + 2MnO4- + 2H2O = 2Mn2+ + 5SO4 2- + 4H+ SO4 2- + 2H+ = SO2+ H2O SO4 2- +H2O =可逆= HSO4- + OH SO4 2- + Ba2+ = BaSO4 SO4 2- + 2H+ + Ba2+ + 2OH- = BaSO4+2H2O (NaHSO4 溶液中加 Ba(OH)2，使溶液呈中性) SO4 2- + H+ + Ba2- +OH- = BaSO4+H2O (NaHSO4 溶液中加 Ba(OH)2，使 SO4 2- 全部沉淀) S2O32- +2H+= S + SO2 + H2O 2H2