硫的含氧酸 Oxyacids of Sulfur

化學原理啟迪462

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1.     「二氧化硫」溶於「水」中會生成酸性溶液，這個反應可寫為：

SO2(g)＋H2O(l)→H2SO3(aq)

2.     「H2SO3」稱為「亞硫酸sulfurous acid」，然而，溶液中只有極少量的H2SO3，二氧化硫在水中的主要形式為SO2，這種酸的解離平衡如下：

SO2(aq)＋H2O(l)←→H⁺(aq)＋HSO3^－(aq)  Ka1＝1.5×10^－2

HSO3^－(aq)←→H⁺(aq)＋SO3^2－(aq)  Ka2＝1.0×10^－7

3.     這與二氧化碳在水中的行為類似，雖然無法離析出H2SO3，但確實常見到由SO3^2－(sulfites)和HSO3^－(hydrogen sulfites)組成的鹽類。

4.     「三氧化硫」與「水」反應，會產生雙質子酸「硫酸sulfuric acid」：

SO3(g)＋H2O(l)→H2SO4(aq)

5.     硫酸是產量最大的化學品，硫酸通常用接觸法contact process製造，美國生產的硫酸約60%用於製造肥料，另外40%用來製作鉛蓄電池、石油煉製、鋼鐵煉製以及化學工業上的其他程序。

6.     硫酸具有高度親水性，所以硫酸常用來當成脫水劑，空氣不會與硫酸反應，，不論是氧氣、氮氣或二氧化碳，硫酸都不會與它們反應，但是硫酸會使氣體乾燥。

7.     硫酸是強力脫水劑，對不含水分子的物質，硫酸能以「氫：氧＝2：1」的比例，移除氫和氧。舉例來說，濃硫酸能與蔗醣激烈氧化，留下焦炭：

C12H22O11(s)＋11H2SO4(conc)→12C(s)＋11H2SO4‧H2O(l)

8.     「硫酸」是溫和的強氧化劑，特別是在高溫下是如此。熱濃硫酸，能氧化「溴離子」或「碘離子」，變成元素態的「溴」或「碘」。舉例來說：

2I^－(aq)＋3H2SO4(aq)→I2(aq)＋SO2(aq)＋2H2O(l)＋2HSO4^－(aq)

9.     熱硫酸能攻擊銅金屬，產生硫酸銅、水與二氧化硫：

Cu(s)＋2H2SO4(aq)→CuSO4(aq)＋2H2O(l)＋SO2(aq)

冷的硫酸無法與銅起反應，完成上述反應方程式。

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》