關(guān)于SO2學(xué)習(xí)中的一些問題(2)

◇北京王篤年

5SO2與CO2有哪些異同點?

從酸堿反應(yīng)的視角看,SO2和CO2都是氣態(tài)酸性氧化物,它們對應(yīng)的酸都是二元酸,所以SO2與CO2在和堿反應(yīng)時顯示出極其相似的化學(xué)性質(zhì)．比如與燒堿溶液反應(yīng),會因酸堿比例不同形成正鹽、酸式鹽:

通入石灰水時,都可以先形成白色沉淀,氣體過量時則因形成溶解度大的酸式鹽而致沉淀溶解:

SO2+Ca2++2OH-=CaSO3↓+H2O,

CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O,

不同的是,SO2對應(yīng)的酸亞硫酸(Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8)為中強酸,而CO2對應(yīng)的碳酸(Ka1=4.2×10-7, Ka2=5.6×10-11)為弱酸,前者可以把后者從其鹽溶液中置換出來:

所以可利用飽和NaHCO3溶液除去混在CO2氣體中的SO2氣體．

(思考:NaHSO3能不能與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2呢?H2CO3能不能與Na2SO3溶液反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為NaHSO3呢?請根據(jù)二者的電離平衡常數(shù)作出判斷．)

從氧化還原的視角來看,2種氣體都具有弱的氧化性,如:

SO2+2H2S=3S↓+2H2O,

但是二者的還原性差異很大,SO2具有強的還原性:

而CO2一般情況下難以顯示還原性(盡管理論上-2價的氧可以顯示還原性)．

6如何除去混合在其他氣體中的SO2雜質(zhì)?

這個問題看似簡單,其實要分很多種情況分別進行處理．如前面所述,一般情況下除去混在CO2中的SO2時,采用飽和碳酸氫鈉溶液洗氣的方法即可,這樣可以在除去雜質(zhì)的同時增加主體物質(zhì)CO2的量,可謂一舉兩得．

但是在有些特別的情境下,則不宜采用NaHCO3溶液洗氣的辦法．比如木炭與熱的濃硫酸作用,產(chǎn)生CO2、SO2的混合物,要想檢驗確認CO2,則需要先行除去其中的SO2,因為檢驗CO2只能利用石灰水,而SO2也會使石灰水變渾濁．此時若采用NaHCO3溶液洗氣的方法,SO2會與NaHCO3反應(yīng)生成CO2,無法判斷使石灰水變渾濁的是原來的CO2還是由反應(yīng)生成的CO2了．這種情況下,我們可以利用SO2的還原性,使用KMnO4溶液除去,如圖1所示.

圖1

有機化學(xué)實驗中,采用濃硫酸使乙醇脫水制取乙烯時,硫酸被乙醇還原產(chǎn)生的副產(chǎn)物SO2對乙烯的性質(zhì)有非常強的干擾作用(使溴水、KMnO4溶液褪色,而檢驗乙烯往往正是利用溴水或KMnO4溶液),因此需要將其除去．這里辦法倒是簡單,根據(jù)SO2的酸性,采用一定濃度的燒堿溶液洗氣即可．

需要說明的是,SO2可以與品紅溶液反應(yīng)使其褪色,于是有人設(shè)想能否利用品紅溶液除去SO2氣體,答案是否定的.實際操作中一般不用品紅溶液除SO2,這是因為品紅與SO2的反應(yīng)十分緩慢,很難在短時間內(nèi)除盡,當(dāng)然,也與該反應(yīng)具有可逆性有關(guān)．

7為什么SO2通入CaCl2溶液不易形成沉淀?SO2通入任何鈣鹽、鋇鹽溶液都不會產(chǎn)生沉淀嗎?

這個問題與“為什么CO2和CaCl2溶液不形成沉淀?”相似．有些人給出的解釋是“假設(shè)產(chǎn)生CaSO3,由于反應(yīng)生成鹽酸,而CaSO3溶于鹽酸,會反應(yīng)回去”．這種解釋有些牽強,沒有揭示出問題的本質(zhì)．因為沒有說明為什么CaSO3會溶于鹽酸．如果說因為CaSO3是弱酸鹽,就一定會溶于強酸溶液的話,是沒有道理的,因為CuS、HgS、Ag2S等也屬于弱酸鹽,但不能溶解于一般的強酸溶液．反應(yīng)H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4可以順利發(fā)生．

那么,能不能根據(jù)SO2通入CaCl2溶液不產(chǎn)生沉淀就簡單推論說“SO2通入一切可溶性強酸鹽溶液中都不會產(chǎn)生沉淀”呢?或者說,把SO2通入BaCl2溶液是否也不會產(chǎn)生BaSO3沉淀呢?已知BaSO3的Ksp=8.0×10-7,請讀者自己推算、驗證．

(作者單位：北京十一學(xué)校)

宇宙中的未解之謎——暗物質(zhì)

美國女天文學(xué)家葳拉·羅賓依據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一些天文現(xiàn)象及人類已知的一些科學(xué)規(guī)律，提出宇宙中應(yīng)該存在大量的暗物質(zhì)，否則許多現(xiàn)象都無法解釋.暗物質(zhì)可能是黑洞和矮星，但暗物質(zhì)中的絕大多數(shù)應(yīng)該是一些不發(fā)光、不反光、不擋光的透明物質(zhì)，科學(xué)家們有的說是重子物質(zhì)，有的說是光子，有的說是中微子，總之，宇宙間的暗物質(zhì)還是個未解之謎.