Как сделать из серы оксид серы 4

Обновлено: 22.01.2025

Оксид серы (IV) – это соединение серы с кислородом. Химическая формула – SO_2. Другие названия – диоксид (двуокись) серы, сернистый газ, сернистый ангидрид. Является действующим веществом всех серосодержащих удобрений.

Традиционно содержание Серы в удбрениях выражают содержанием Оксида серы. Все свойства Серы, как питательного элемента описаны в статье Сера.

Химические и физические свойства

Диоксид серы – бесцветный газ с резким запахом. Молекула имеет угловую форму.

Температура плавления – -75,46 °С,
Температура кипения – -10,6 °С,
Плотность газа – 2,92655 г/л.

Легко сжижается в бесцветную легкоподвижную жидкость при температуре 25 °С и давлении около 0,5 МПа.

Для жидкой формы плотность равна 1,4619 г/см (при – 10 °С).

Твердый диоксид серы – бесцветные кристаллы, ромбической сингонии.

Диоксид серы заметно диссоциирует только около 2800 °С.

Диссоциация жидкого диоксида серы проходит по схеме:

Растворимость диоксида серы в воде зависит от температуры:

при 0 °С в 100 г воды растворяется 22,8 г диоксида серы,
при 20 °С – 11,5 г,
при 90 °С – 2,1 г.

Водный раствор диоксида серы – это сернистая кислота H₂SO_3.

Диоксид серы растворим в этаноле, H₂SO₄, олеуме, CH₃COOH. Жидкий сернистый ангидрид смешивается в любых соотношениях с SO_3. CHCl₃, CS₂, диэтиловым эфиром.

Жидкий сернистый ангидрид растворяет хлориды. Иодиды и роданиды металлов не растворяются.

Соли, растворенные в жидком диоксиде серы, диссоциируют.

Диоксид серы способен восстанавливаться до серы и окисляться до шестивалентных соединений серы.

Диоксид серы токсичен. При концентрации 0,03–0,05 мг/л раздражает слизистые оболочки, органы дыхания, глаза.

Основной промышленный способ получения диоксида серы – из серного колчедана FeS₂ путем его сжигания и дальнейшей обработки слабой холодной H₂SO_4.

Кроме того, серный диоксид можно получить путем сжигания серы, а также как побочный продукт обжига медных и цинковых сульфидных руд.

Содержание диоксида серы в почве и удобрениях

Неорганические соединения серы представлены сульфатами (гипс CaSO₄•2H₂O, ангидрит CaSO₄) и сульфидами (пирит FeS₂).

Сульфидная сера доступна растениям только после перехода в сульфатную форму. Большая часть серы присутствует в почве в составе органических соединений, не усваиваемых растениями. Только после минерализации органических веществ и перехода серы в сульфатную форму органическая сера становится доступной для растений.

Химическая промышленность не выпускает удобрений с основным действующим веществом диоксидом серы. Однако в качестве примесей он содержится во многих удобрениях. К ним относятся фосфогипс, простой суперфосфат, сульфат аммония, сульфат калия, калимагнезия, гипс, сланцевая зола, навоз, торф и многие другие.

Поглощение диоксида серы растениями

Сера поступает в растения через корни в виде SO₄и листья в виде диоксида серы. При этом поглощение серы из атмосферы обеспечивает до 80 % потребности растений в данном элементе. В связи с этим вблизи промышленных центров, где атмосфера богата диоксидом серы, растения хорошо обеспечены серой. В удаленных районах количество сернистого ангидрида в осадках и атмосфере сильно снижается и питание растений серой зависит от ее наличия в почве.

Это процесс окисления серы в кислороде, может производиться как с катализатором так и без него, в производственных масштабах используют катализатор для ускорения реакции.

В лабораторных условиях получение оксида серы (IV) производят в специальных герметических колбах, пары серы при вдыхании могут привести к отеку легких, поэтому помещение должно очень хорошо проветриваться.

На рисунке 1 изображена установка для сжигания серы в кислороде с последующим каталитическим окислением образовавшегося оксида серы (IV) в оксид серы (VI).

Кислород поступает через газоотводную трубку 1 из газометра. Ток газа легко регулируется с помощью кранов 2 (могут быть заменены резиновыми трубками с зажимами). Нагретая сера в фарфоровой лодочке (или осколке фарфоровой посуды) 3 загорается, и ее помещают в трубку, где она горит в токе кислорода.

Образующийся оксид серы (IV) и избыток кислорода по трубке 4 поступают в трехгорлую склянку 5 с концентрированной серной кислотой, где эти газы осушаются и смешиваются друг с другом и направляются в трубку 6 с катализатором 7.

Рис. Установка для получения оксида серы (IV) и окисления его в присутствии катализатора: 1—газоотводная трубка от газометра, 2 — краны, 3 — фарфоровая лодочка, 4— Г-образная газоотводная трубка, 5 — трехгорлая склянка, 6 — трубка-реактор, 7 катализатор. 8 — дугообразная трубка, 9 — стакан с охлаждающей смесью.

Оксид серы (VI) собирается в трубке 8, охлаждаемой смесью снега с солью 9. В качестве катализатора окисления SО₂ в SО₃ служит не только оксид ванадия (V), используемый в промышленности, но и оксид железа (III), оксид хрома (III) и др.

Катализатор для ускорения окисления серы

Достаточно активный катализатор — свежеприготовленный оксид хрома (III). Его получают путем прокаливания кусков пористой керамики, предварительно пропитанной раствором дихромата аммония (МNН₄)₂Сr ₂O₇.

Удовлетворительные результаты получают, если взять в качестве катализатора кусочки красного кирпича, в котором содержится оксид железа (III) на силикатном носителе или смесь оксида железа (III) со стеклянной (или асбестовой) ватой. Более активный катализатор получают пропитыванием асбестовой ваты раствором железного купороса с последующим высушиванием и прокаливанием.

Для окисления оксида серы (IV) до оксида серы (VI) очень часто используют трубчатые реакторы с электрическим нагревом (см. форзац I). Один из вариантов такой установки изображен на рисунке 13.

Оксид серы (IV) получают в колбе-реакторе 1 действием серной кислоты (в воронке 2) на сульфит натрия. Смесь оксида серы (IV) и кислорода после очистки и осушки в склянках 3 (конц. H ₂SO₄) и 4 (с ватой) поступает в реактор 5.

Рис.2 . Установка для каталитического окисления оксида серы (IV) в трубке с электронагревом:

1 — колба-реактор, 2 — капельная воронка, 3, 4 — проливные склянки, 5 — трубка-реактор, 6 — металлическая спираль, 7 — приемник, 8 — стакан со льдом, 9 — пробирка с раствором хлорида бария, 10 — пробирка с концентрированной серной кислотой.

При пропускании смеси оксида серы (IV) и кислорода над нагретой докрасна металлической спиралью 6 через небольшой промежуток времени можно наблюдать в приемнике 7 (в стакане 8 со льдом) туман, состоящий из оксида серы (VI) (точнее, мель чайших капель серной кислоты). Металлическая спираль, по-крытая слоем оксидов, оказывает каталитическое действие.

Постепенно туман заполняет приемник, и дальше он проходит через раствор хлорида бария, но частично поглощается концентриро ванной серной кислотой. В пробирке над раствором хлорида бария содержится больше тумана, чем в пробирке с концентрированной серной кислотой.

Образование тумана происходит более интенсивно, если между витками накаленной спирали поместить кусочки красного кирпича или другого катализатора. При длительном процессе с активными катализаторами можно получить оксид серы (VI) в жидком состоянии, а при сильном охлаждении приемника — и в твердом состоянии: в виде шелковистых нитей.

Статья на тему Получение оксида серы (IV)

Получение оксида серы .

Основным методом получения серного ангидрида является сжигание серы или обжиг сульфидов, в основном — пирита:

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2↑ + Q.

Реакция обратима, можно сместить равновесие в сторону продуктов реакции только при снижении температуры (по принципу Ле Шателье).

Химические свойства оксида серы.

1. Бурно взаимодействует с водой, образуя серную кислоту:

2. SO 2 очень хорошо растворяется в 100% H₂SO₄. Такой раствор называется олеумом:

Ключевые слова конспекта: соединения серы, сернистый газ, сульфаты, строение, получение, использование.

Оксид серы (IV) — сернистый газ

Оксид серы (IV) SO₂ – вещество молекулярного строения, молекула имеет угловую конфигурацию.
При обычных условиях оксид серы (IV) SO₂ – бесцветный газ с удушливым запахом, растворим в воде (1 объём воды при комнатной температуре растворяет 36 объёмов SO₂).

Оксид серы (IV) SO₂ – кислотный оксид.

Взаимодействует с водой, образуя сернистую кислоту (слабый электролит):

В водном растворе она ступенчато диссоциирует:

Наличие ионов водорода обусловливает изменение окраски индикатора. Например, при пропускании сернистого газа через раствор лакмуса окраска меняется с фиолетовой на красную.

Реагирует с основаниями и основными оксидами. В реакциях могут образовываться как средние соли, так и кислые соли (гидросульфиты). Например:

SO₂ + 2КОН = K₂SO₃ + H₂О или SO₂ + КОН = KHSO₃

Так как в SO₂ степень окисления серы промежуточная +4, для диоксида серы характерна окислительно-восстановительная двойственность. В реакциях с более сильными восстановителями SO₂ – окислитель:

А в реакциях с более сильными окислителями SO₂ – восстановитель:

В промышленности сернистый газ получают при обжиге пирита (FeS₂) и других сульфидов:

или сжиганием серы в кислороде: S + O₂ = SO₂

В лаборатории сернистый газ получают действием сильных кислот на сульфиты. Обычно используют концентрированную H₂SO₄ и твёрдый сульфит натрия Na₂SO₃:

Сульфаты

Сульфаты – соли серной кислоты. Серная кислота образует два ряда солей: средние (содержат сульфат–ион SO₄ 2– ) и кислые (содержат гидросульфат-ион HSO₄ – ).

Сульфаты можно рассматривать как ионные соединения, в узлах кристаллической решётки – катионы металлов и сульфат-анионы.

Сульфаты – твёрдые кристаллические вещества. Большинство сульфатов бесцветны, но окраска может быть обусловлена наличием того или иного катиона (например, медный купорос – кристаллы синего цвета, железный купорос – кристаллы светло–зелёного цвета и т. п.). Растворимость сульфатов в воде различна. Часто сульфаты кристаллизуются в виде кристаллогидратов.

Для распознавания сульфатов можно воспользоваться качественной реакцией на сульфат-ион. Реагентом является растворимая соль бария Ba(NO₃)₂, ВаCl₂, (СН₃СОО)₂Ва. При взаимодействии реагента с раствором сульфата выпадает белый кристаллический осадок:

Читайте также: