Оксид серы (IV). Сернистая кислота

Оксид серы (IV) SО₂ (бесцветный газ с резким запахом) образуется при сгорании серы на воздухе, но может быть также получен при сгорании Н₂S или при взаимодействии меди, а также большинства других металлов, с концентрированной серной кислотой:

Сu + 2Н₂SО_4(конц) = CuSО₄ + SO₂↑ + 2Н₂О.

Диоксид серы получают также при обжиге сульфидных минералов, например, сульфида цинка или дисульфида железа (называемого также пиритом или железным колчеданом):

2ZnS + ЗО₂ = 2ZnО + 2SО₂↑,

4FеS₂ + 11О₂ = 2Fе₂О₃ + 8SО₂↑.

Оксид серы (IV) — ангидрид сернистой кислоты Н₂SО₃, поэтому при растворении SО₂ в воде (40 объемов в 1 объеме воды при 20 °С) частично происходит реакция с водой и образуется слабая сернистая кислота:

SO₂ + Н₂О Н₂SО₃,

которая малоустойчива, легко распадается вновь на SО₂ и Н₂О. В водном растворе существуют следующие равновесия:

			K₁		K₂
Н₂О + SO₂		Н₂SО₃		Н⁺ + НSО₃^—		2Н⁺ + SO₃^2-

Константа диссоциации Н₂SО₃ по первой ступени равна К₁= 1,6∙10 ^-2, по второй — К₂ = 6,3^.10^-8. Кислота дает два ряда солей: средние — сульфиты, и кислые — гидросульфиты.

Химические реакции, характерные для SО₂, сернистой кислоты и ее солей, можно разделить на три группы:

1. Реакции, протекающие без изменения степени окисления, например:

Са(ОН)₂ + SО₂ = СаSО₃ + Н₂О.

2. Реакции с повышением степени окисления серы от +4 до +6, например:

Na₂SО₃ + Сl₂ + Н₂О = Nа₂SО₄ + 2НСl.

3. Реакции, протекающие с понижением степени окисления серы, например, уже отмеченное выше взаимодействие SО₂c Н₂S.

4. Реакции самоокисления-самовосстановления серы возможны и при ее взаимодействии с сульфитами. Так, при кипячении раствора Nа₂SО₃ с мелкоизмельченной серой образуется тиосульфат (иногда называют гипосульфит) натрия:

Nа₂SО₃ + S = Nа₂S₂О₃,

содержащий тиосульфат-ион — производное от не выделенной в свободном виде тиосерной кислоты. Тиосульфат натрия содержит два атома серы в различных степенях окисления и проявляет восстановительные свойства.

Таким образом, SО₂, сернистая кислота и ее соли могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.