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解放军文职招聘考试硫的含氧酸及其盐

来源: 2017-10-07 13:27

 硫的含氧酸及其盐 

亚硫酸及其盐
SO 2
溶于水就生成亚硫酸,亚硫酸只存在于水溶液中,从来也没有得到过游离的纯 H 2 SO 3
                               SO 2 + H 2 O
←→ H 2 SO 3
H 2 SO 3
在水溶液中存在下列平衡: Ka 1 =1.7 × 10 -2 Ka 2 =6.2 × 10 -8
它是个弱的二元酸,可以生成两种盐,即正盐 (M 2 SO 3 ) 和酸式盐 (MHSO 3 )
碱金属的亚硫酸盐易溶于水,水解显碱性:
                   Na 2 SO 3 + H 2 O = NaHSO 3 + NaOH
其它金属的正盐均微溶于水,而所有的酸式盐都易溶于水。
在亚硫酸和它的盐中,硫的氧化数是 +4 ,居中间氧化态,所以亚硫酸及其盐既有氧化性又有还原性,但它们的还原性是主要的。
还原性
从硫的电势图看,亚硫酸盐比亚硫酸具有更强的还原性。在碱性溶液中亚硫酸盐是一种强还原剂。
例如:亚硫酸及其盐的溶液能使 MnO 4 - 还原为 Mn 2+ ,使 Cr 2 O 7 2- 还原为 Cr 3+ ,使 IO 3 - 还原为 I 2 I - Br 2 Cl 2 被还原为 Br - Cl - 等。
氧化性
亚硫酸及其盐虽然是相当强的还原剂,但也能被它更强的还原剂 ( H 2 S ) 还原成单质硫,而表现出氧化性。例如:
                 H 2 SO 3 + 2H 2 S = 3S
+ 3H 2 O
热不稳定性
亚硫酸及其盐受热容易分解,遇到强酸也即分解。例如亚硫酸盐受热发生歧化反应而分解。
亚硫酸盐遇到强酸即分解放出 SO 2 ,这是实验室制取少量的 SO 2 的一种方法。
硫酸及其盐
SO 3
溶于水即生成硫酸并放出大量的热。
                        SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
H 2 SO 4
是一个强的二元酸,在稀溶液中,它的第一步电离是完全的,第二步电离程度则较低, Ka 2 =1.2 × 10 -2
H 2 SO 4 是无色油状液体,凝固点为 283.36K ,沸点为 611K (质量分数 98.3% ),密度为 1.854g /cm -3 ,相当于浓度为 18mol/L
H 2 SO 4 溶于水产生大量的热,若不小心将水倾入浓 H 2 SO 4 中,将会因为产生剧热而导致爆炸。因此在稀释硫酸时,只能在搅拌下把浓硫酸缓慢地倾入水中,绝不能把水倾入浓硫酸中!
浓硫酸强脱水性
硫酸是 SO 3 的水合物,除了 H 2 SO 4 (SO 3 · H 2 O) H 2 S 2 O 7 (2SO 3 · H 2 O) 外,它还能生成一系列稳定的水合物,所以浓硫酸有强烈的吸水性。
浓硫酸是工业上和实验室中最常用的干燥剂,用它来干燥氯气、氢气和二氧化碳等气体。它不但能吸收游离的水分,还能从一些有机化合物中夺取与水分子组成相当的氢和氧,使这些有机物碳化。例如,蔗糖或纤维被浓硫酸脱水:
浓硫酸
                    C 12 H 12 O 11 ==== 12C + 11H 2 O
因此,浓硫酸能严重地破坏动植物的组织,如损坏衣服和烧坏皮肤等,使用时必须注意安全。
浓硫酸强氧化性
浓硫酸是一种氧化性酸,加热时氧化性更显著,它可以氧化许多金属和非金属。例如:
                    Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
                            C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
但金和铂甚至在加热时也不与浓硫酸作用。此外,冷的浓硫酸 (93% 以上 ) 不和铁、铝等金属作用,因为铁、铝在冷浓硫酸中被钝化了。所以可以用铁、铝制的器皿盛放浓硫酸。
稀硫酸具有一般酸类的通性,与浓硫酸的氧化反应不同,稀硫酸的氧化反应是由 H 2 SO 4 中的 H + 离子引起的。稀硫酸只能与电位顺序在 H 以前的金属如 Zn Mg Fe 等反应而放出氢气:

                                      H 2 SO 4 + Fe = FeSO 4 + H 2
硫酸是重要的基本化工原料,常用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力。硫酸大部分消耗在肥料工业中,在石油、冶金等许多工业部门,也要消耗大量的硫酸。
硫酸盐的溶解性
硫酸盐和水的作用,因阳离子结构特征不同而有不同的表现:
I
、在 8 电子外壳阳离子的硫酸盐中,碱金属和 的硫酸盐是易溶于水的。其它 +2 +3 阳离子的硫酸盐是难溶的,这是由于电荷增高,加强了离子间引力而造成的难溶性。例如 CaSO 4 BaSO 4 难溶于水。
II
18 电子外壳和不规则电子外壳的低电荷阳离子的硫酸盐,如 CuSO 4 ZnSO 4 CdSO 4 等易溶于水。主要因为这些阳离子是容易水合的 ( 和水分子相互极化 )
III
、较大半径的 18 18+2 电子外壳阳离子的硫酸盐如 Ag 2 SO 4 PbSO 4 Hg 2 SO 4 等是难溶于水的,由于阳离子和之间有较强的相互极化作用。
IV
、除了碱金属和碱土金属硫酸盐外,其它硫酸盐都会有不同程度的水解作用。
硫酸盐的热稳定性
硫酸盐的热稳定性与相应阳离子的电荷、半径以及最外层的电子构型有关。
活泼金属的硫酸盐在高温下也是稳定的。例如 K 2 SO 4 Na 2 SO 4 BaSO 4 等硫酸盐较稳定,加热到 1273K 时也不分解。这是由于这些盐的阳离子具有低的电荷和 8 电子构型,离子极化作用小。
较不活泼金属的硫酸盐,例如 CuSO 4 Ag 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 Fe 2 (SO 4 ) 3 PbSO 4 等,它们的阳离子多是高电荷和 18 电子构型或不规则构型,离子极化作用较强,高温下,阳离子向硫酸根离子争夺氧。因此,这些硫酸盐在高温下一般先分解成金属氧化物和 SO 3 ,有的则进一步分解为金属:

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