解放军文职招聘考试硫的含氧酸及其盐

来源：长理培训发布时间：2017-10-07 13:27:30

硫的含氧酸及其盐

① 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 ₂SO ₃。
                               SO ₂+ H ₂O ←→ H ₂ SO ₃
H ₂SO 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 ₂SO 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 ₂SO ₃+ H ₂O = 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 ₂O ₇^2-还原为 Cr ³⁺，使 IO ^{3 -} 还原为 I ₂或 I^- ， Br₂、 Cl ₂被还原为 Br ^-或 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 ( 如 H ₂S 等 ) 还原成单质硫，而表现出氧化性。例如：
                 H ₂SO ₃+ 2H₂ S = 3S ↓ + 3H ₂O
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 SO₂，这是实验室制取少量的 SO ₂的一种方法。
② 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 ₂SO ₄
H ₂SO 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。
纯 H ₂SO 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 。
浓 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 H₂SO ₄(SO ₃_· H ₂O) 和 H ₂S ₂O 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 ₁₂H ₁₂ O ₁₁ ==== 12C + 11H₂ 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 SO₄ = 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 ₂SO 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 ₂SO₄ + Fe = FeSO₄+ 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 CuSO₄ 、 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 和 18+2 电子外壳阳离子的硫酸盐如 Ag ₂SO ₄、 PbSO ₄ 、 Hg ₂SO 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 ₂SO₄ 、 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 ₂SO₄ 、 Al ₂(SO₄ ) 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：