ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 9 класс · § 22
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 22. Оксид серы(IV) и оксид серы(VI)

Как переход SO₂ → SO₃ меняет степень окисления и семейство соединений серы?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Как переход SO₂ → SO₃ меняет степень окисления и семейство соединений серы?

Исследуем вместе

Оксид определяет семейство соли

Выбирай превращение и двигай ползунок. Сопоставляй формулу продукта с появлением газа, осадка или растворением; пояснение раскрывает причину.

Это доля показанного перехода, не измерение времени или скорости.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

01

Один элемент — два кислотных оксида

В SO₂ сера имеет степень окисления +4, в SO₃ — +6. Оба оксида кислотные, но соответствуют разным кислотам и солям. SO₂ связан с сернистой кислотой и сульфитами, SO₃ — с серной кислотой и сульфатами.

Формулы отличаются одним атомом O, однако это разные вещества с разными свойствами. При обычных условиях SO₂ — газ. Свойства SO₃ зависят также от температуры и формы вещества; его взаимодействие с водой очень энергично.

ОксидСтепень окисления SСоответствующая соль
SO₂+4Сульфит Na₂SO₃
SO₃+6Сульфат Na₂SO₄

В SO₂ сера имеет степень окисления +4, в SO₃ — +6. Оба оксида кислотные, но соответствуют разным кислотам и солям.

02

Вода и щёлочь связывают SO₂

Школьная запись SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ обозначает образование кислой водной системы; в ней присутствуют растворённый SO₂ и равновесные ионные формы. Не следует представлять её как чистую устойчивую сернистую кислоту, выделенную из воды.

При достаточном количестве NaOH образуется сульфит: SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O. Если щёлочи вдвое меньше по отношению к SO₂, общая схема даёт NaHSO₃. Количество основания определяет среднюю или кислую соль.

Избыток щёлочи

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

Соотношение 1 : 1

SO₂ + NaOH → NaHSO₃

Основной оксид

SO₂ + Na₂O → Na₂SO₃

Школьная запись SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ обозначает образование кислой водной системы; в ней присутствуют растворённый SO₂ и равновесные ионные формы. Не следует представлять её как чистую устойчивую сернистую кислоту, выделенную из воды.

Кристалл серы

Сера — пример твёрдого простого вещества неметалла.

Aram Dulyan · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Шкала универсального индикатора

Шкала универсального индикатора связывает цвет с диапазоном кислотности; у разных составов шкалы могут различаться.

A.Spielhoff · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.

03

Добавление кислорода меняет степень серы

В реакции 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ сера окисляется от +4 до +6, кислород восстанавливается от 0 до −2. Для промышленного процесса используют катализатор и подобранные условия. Катализатор ускоряет установление равновесия, но не меняет само положение равновесия.

SO₃ даёт серную кислоту при соединении с водой: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. В производстве поглощение организуют так, чтобы избежать трудноулавливаемого кислотного тумана. Химическая схема и реальная технологическая стадия не полностью совпадают.

SO₂

S +4

Окисление кислородом

Катализатор и условия

SO₃

S +6

Связывание водой

H₂SO₄

В реакции 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ сера окисляется от +4 до +6, кислород восстанавливается от 0 до −2. Для промышленного процесса используют катализатор и подобранные условия.

04

Кислотные оксиды в окружающей среде

При сжигании топлива, содержащего серу, часть серы переходит в газообразные оксиды. В атмосфере они участвуют в превращениях, которые увеличивают кислотность осадков. При этом дождь становится раствором продуктов нескольких процессов, а не одного чистого вещества.

Снижение выбросов включает уменьшение серы в топливе и улавливание оксидов до выхода газов в атмосферу. Для этого полезны кислотно-основные реакции: подходящее основное вещество связывает кислотный оксид в менее летучий продукт.

Источник

Окисление серосодержащих компонентов топлива

Превращение

Образование кислых растворов в атмосфере

Предотвращение

Очистка сырья и связывание оксидов

При сжигании топлива, содержащего серу, часть серы переходит в газообразные оксиды. В атмосфере они участвуют в превращениях, которые увеличивают кислотность осадков.

Соберём главное

Шесть выводов

01В SO₂ сера имеет степень окисления +4, в SO₃ — +6. Оба оксида кислотные, но соответствуют разным кислотам и солям.
02Школьная запись SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ обозначает образование кислой водной системы; в ней присутствуют растворённый SO₂ и равновесные ионные формы. Не следует представлять её как чистую устойчивую сернистую кислоту, выделенную из воды.
03В реакции 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ сера окисляется от +4 до +6, кислород восстанавливается от 0 до −2. Для промышленного процесса используют катализатор и подобранные условия.
04При сжигании топлива, содержащего серу, часть серы переходит в газообразные оксиды. В атмосфере они участвуют в превращениях, которые увеличивают кислотность осадков.
05При достаточном количестве NaOH образуется сульфит: SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O. Если щёлочи вдвое меньше по отношению к SO₂, общая схема даёт NaHSO₃.
06Снижение выбросов включает уменьшение серы в топливе и улавливание оксидов до выхода газов в атмосферу. Для этого полезны кислотно-основные реакции: подходящее основное вещество связывает кислотный оксид в менее летучий продукт.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Степень окисления S в SO₃?
2. Какой класс у SO₂ и SO₃?
3. SO₂ с избытком NaOH даёт…
4. SO₃ соответствует кислота…
5. В реакции 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ сера…
6. Что делает катализатор?
7. SO₂ : NaOH = 1 : 1 может дать…
8. Что означает школьная запись SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃?
9. Как оксиды серы связаны с кислотными осадками?
10. Какой способ уменьшает выбросы SO₂?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 22. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 22. Оксид серы(IV) и оксид серы(VI).pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…