亚硫酸酐:二氧化硫的另一个名字,藏着哪些化学奥秘?
亚硫酸酐,就是我们常说的二氧化硫(SO₂,CAS 号 7446-09-5),是亚硫酸(H₂SO₃)脱水后的氧化物形式,因此得名亚硫酸酐(也叫亚硫酐),英文常称 sulfurous acid anhydride。它是一种在工业、环境、食品加工中都极具影响力的气体,同时也是典型的有毒污染物。
一、理化性质
外观气味:常温常压下是无色、有强烈刺激性(类似点燃火柴后的呛味)的气体,不可燃,易液化;
关键参数:熔点 - 75.45℃,沸点 - 10.02℃,相对空气密度约 2.26,比空气重,易在低洼处积聚;
溶解性:易溶于水(常温下 1 体积水约溶 40 体积 SO₂),生成不稳定的亚硫酸;也可溶于乙醇、丙酮等有机溶剂;液态 SO₂还是一种常用的非水极性溶剂。
分子结构:V 形平面结构,S 原子采取 sp² 杂化,键角约 119.5°,兼具极性与一定的还原性特征。
二、化学特性
兼具氧化与还原性,还原性为主:在催化剂(如 V₂O₅)和高温条件下,可被氧气氧化为三氧化硫(工业制硫酸的核心步骤);也能与硫化氢反应生成单质硫,体现氧化性;
酸性氧化物通性:与水生成亚硫酸(H₂SO₃,弱酸且易分解);与碱反应生成亚硫酸盐 / 亚硫酸氢盐,如 SO₂+2NaOH=Na₂SO₃+H₂O;
漂白性:能与某些有色有机物(如品红)结合生成无色不稳定化合物,加热后颜色会恢复;常用于纸浆、草帽等的漂白,但不可用于蛋白质纤维(如丝绸)。
三、制备方法与工业用途
工业制备:主流是燃烧硫磺或焙烧硫铁矿(FeS₂);也可通过铜与浓硫酸共热的实验室方法制取(Cu+2H₂SO₄(浓) = CuSO₄+SO₂↑+2H₂O);
主要用途:
制硫酸的核心原料;
食品工业中作防腐剂、抗氧化剂(如葡萄酒、果干),需严格控制残留量;
纸浆、纺织品的漂白剂;
制冷剂、有机溶剂,以及化工合成中的还原剂。
四、安全风险与防护措施
健康危害:刺激眼、鼻、呼吸道黏膜,急性高浓度吸入可引发肺水肿、喉痉挛甚至窒息;慢性接触会导致鼻炎、支气管炎、嗅觉减退;液态 SO₂接触皮肤会造成冷灼伤;
环境危害:是酸雨的主要成因之一,会破坏植被、腐蚀建筑、污染水体;
防护与急救:
操作必须佩戴全面罩防毒面具、防化服、橡胶手套;
吸入中毒立即移至空气新鲜处,吸氧并就医;眼睛接触用大量清水或 2%-3% 碳酸氢钠溶液冲洗;
储存于通风低温处,远离可燃物、强氧化剂,严禁与食品混放。
二氧化硫在我国食品添加剂标准中是允许使用的,但有明确的残留限量标准;而在大气中,它是重点管控的污染物,工业排放必须经过脱硫处理(如石灰石 - 石膏法)达标后才能排放。
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