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二氧化硫 圖片來自化工字典

二氧化硫，（sulphur dioxide）化學式是SO₂。是最常見的硫氧化物 。無色氣體，有強烈刺激性氣味。大氣主要污染物之一。火山爆發時會噴出該氣體，在許多工業過程中也會產生二氧化硫。由於煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃燒時會生成二氧化硫。當二氧化硫溶於水中，會形成亞硫酸（酸雨的主要成分）。若把SO₂進一步氧化，通常在催化劑如二氧化氮的存在下，便會生成硫酸。這就是對使用這些燃料作為能源的環境效果的擔心的原因之一。

結構

SO₂是一個V型的分子，其對稱點群為C_2v。硫原子的氧化態為+4，形式電荷為0，被5個電子對包圍着，因此可以描述為超價分子。從分子軌道理論的觀點來看，可以認為這些價電子大部分都參與形成S-O鍵。

SO₂中的S-O鍵長（143.1 pm）要比一氧化硫中的S-O鍵長（148.1 pm）短，而O₃中的O-O鍵長（127.8 pm）則比氧氣O₂中的O-O鍵長（120.7 pm）長。SO₂的平均鍵能（548 kJ mol⁻¹）要大於SO的平均鍵能（524 kJ mol⁻¹），而O₃的平均鍵能（297 kJ mol⁻¹）則小於O₂的平均鍵能（490 kJ mol⁻¹）。這些證據使化學家得出結論：二氧化硫中的S-O鍵的鍵級至少為2，與臭氧中的O-O鍵不同，臭氧中的O-O鍵的鍵級為1.5。

化學性質

酸性氧化物

SO₂是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。可以與水作用得到二氧化硫水溶液，即「亞硫酸」（中強酸），但真正的亞硫酸分子從未在溶液中觀測到。

rm SO_2 + H_2O \longleftrightarrow H_2SO_3

與鹼反應形成亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽。以與氫氧化鈉的反應為例，產物是亞硫酸鈉還是亞硫酸氫鈉，取決於二者的用量關係。

rm SO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2SO_3 + H_2O 或

rm SO_2 + NaOH \longrightarrow NaHSO_3

這也是二氧化硫能使澄清石灰水變渾濁的原因：

rm SO_2 + Ca(OH)_2 \longrightarrow CaSO_3 \downarrow + H_2O

與鹼性氧化物反應生成鹽。

rm SO_2 + CaO \longrightarrow CaSO_3

氧化還原反應

SO₂中的硫元素的化合價為+4價，為中間價態，既可升高，也可下降。所以SO₂既有氧化性，又有還原性，但以還原性為主。

SO₂的還原性較強，可被多種氧化劑（如 O₂、Cl₂、Br₂、HNO₃、KMnO₄等）氧化。

rm SO_2 + Cl_2 \longrightarrow SO_2Cl_2

rm 2SO_2 + O_2 \longleftrightarrow 2SO_3（該反應為可逆反應，條件為加熱和催化劑：V₂O₅ / Pt / Cr₂O₃）

SO₂也有一定的氧化性，如：

rm SO_2 + 2H_2S \longrightarrow 3S + 2H_2O

工業上可以用此反應製造高純度硫磺。

對健康的威脅

二氧化硫具有酸性，可與空氣中的其他物質反應，生成微小的亞硫酸鹽和硫酸鹽顆粒。當這些顆粒被吸入時，它們將聚集於肺部，是呼吸系統症狀和疾病、呼吸困難，以及過早死亡的一個原因。如果與水混合，再與皮膚接觸，便有可能發生凍傷。與眼睛接觸時，會造成紅腫和疼痛。

用途

防腐劑

由於二氧化硫的抗菌性質，它有時用作乾果、醃漬蔬菜、與經加工處理的肉製品（如香腸及漢堡肉）等不同種類的食物中。用來保持水果的外表，或防止食物腐爛。二氧化硫的存在，可以使水果有一種特殊的化學味道、及保持新鮮的外觀。

釀酒

二氧化硫是釀酒時非常有用的化合物，它的E編碼為E220。它甚至在所謂的「無硫的」酒中也存在，濃度可達每升10毫克。它作為抗生素和抗氧化劑，防止酒遭到細菌的損壞和氧化。它也幫助把揮發性酸度保持在想要的程度。酒的標籤上之所以有「含有亞硫酸鹽」等字句，就是因為二氧化硫。根據美國和歐盟的法律，如果酒的SO₂濃度低於10ppm，則不需要標示「含有亞硫酸鹽」。酒中允許的SO₂濃度的上限在美國為350ppm，而在歐盟，紅酒為160ppm，白酒為210ppm。如果SO₂的濃度很低，那麼便很難探測到，但當濃度大於50ppm時，用鼻子就能聞出SO₂的氣味，用舌頭也能品嘗出來。

SO₂還是釀酒廠衛生的很重要的要素。釀酒廠和設備必須保持十分清潔，且因為漂白劑不能用於釀酒廠中，SO₂、水和檸檬酸的混合物通常用來清潔水管、水槽和其它設備，以保持清潔和沒有細菌。

還原性漂白劑

二氧化硫還是一個很好的還原劑。在水的存在下，二氧化硫可以使物質褪色。特別地，它是紙張和衣物的有用的漂白劑。這個漂白作用通常不能持續很久。空氣中的氧氣把被還原的染料重新氧化，使顏色恢復。

可以下列化學方程式表示： H₂SO₃ + 染料 → H₂SO₄ + (染料 - O )

因為空氣提供氧氣給予染料，染料被馬上氧化，顯示原來的顏色，這就是漂白作用通常不能持續很久的原因。

可以下列化學方程式表示： 2 (染料 - O ) + O₂ → 2染料

中學實驗室中用鹼性品紅溶液檢測二氧化硫的存在。二氧化硫可以使品紅試液褪色，從而說明二氧化硫使有機物漂白的性質；而褪色後的溶液經過加熱，又恢復為紅色，從而說明了二氧化硫漂白的原理是與有機物生成了「加合物」，而此類加合物不穩定，加熱時便分解，又放出二氧化硫。一個相關的化學鑑定方法稱為希夫法(Schiff法) ，是用亞硫酸氫鈉與品紅或副品紅發生加成，再用二氧化硫脫色。如果得到的溶液（希夫試劑）與待檢試液作用生成粉紅色或紫色，則可以證明待檢試液中醛類的存在。

硫酸的前體

二氧化硫還用來製備硫酸，首先轉化成三氧化硫，然後再轉化成發煙硫酸，最後轉化成硫酸。這個過程中的二氧化硫是含硫礦物與氧氣反應產生的。把二氧化硫轉化成硫酸的過程，稱為接觸法。

製冷劑

由於二氧化硫容易液化，且汽化熱很大，因此適合作為製冷劑。在氟利昂的發展之前，二氧化硫就曾經用作家用冰箱的製冷劑。

試劑和溶劑

液態二氧化硫是萬用的惰性溶劑，廣泛用於溶解強氧化性鹽。它會發生自偶電離生成SO²⁺和SO₃²⁻。

rm 2SO_2 \rightarrow SO^{2+} + SO_3^{2-}

它有時也用作有機合成中磺酰基的來源，把芳基重氮鹽用二氧化硫處理，便可獲得對應的芳基磺酰氯。

脫氯

在城市的污水處理中，二氧化硫用來處理排放前的氯化污水。二氧化硫與氯氣反應，氯氣被還原，生成Cl⁻。