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硫的多种含氧酸介绍

硫的含氧酸种类可能是各种元素中最多的,均为二元酸,包括次硫酸H2SO2(NaO-S-ONa,氧化数+2)、亚硫酸H2SO3(NaO-SO-OH,氧化数+4)、连二亚硫酸H2S2O4(NaO-SO-SO-ONa,氧化数+3)、硫酸H2SO4(HO-SO2-OH,氧化数+6)、焦硫酸H2S2O7(HO-SO2-O-SO2-OH,两份H2SO4的脱水产物,氧化数+6)、硫代硫酸H2S2O3(NaO-SOS-ONa,平均氧化数+2)、过一硫酸H2SO5(HO-SO2OOH,氧化数+8)、过二硫酸H2S2O8(HO-SO2OO-SO2OH,氧化数+7,若过氧团-O-O-中O算-1价,S仍为+6价)、连多硫酸H2S2O6(NaO-SO2-SO2ONa,平均氧化数+5)、H2S4O6(NaO-SO2-SS-SO2-ONa,平均氧化数+2.5)等。

注意“焦”不改变氧化数(化合价),“连”和“过”改变氧化数。

理解这些分子结构的要点是:在所有这些含氧酸中,S原子轨道均为sp3杂化。硫酸根离子SO42因此为正四面体形,硫代硫酸根离子S2O32为四面体形(顶点S有较强的配位能力),亚硫酸根离子SO32为三毛球形,次硫酸根离子SO22为V形,多硫链-Sx-为锯齿形。

稀硫酸几乎不表现氧化性,H2SO4/SO2的标准电势0.17V甚至比Cu2+/Cu的0.34V还低。

氧化数高于+6的硫的含氧酸是最强的氧化剂,甚至能将锰氧化至最高价(要知道酸性高锰酸钾本身是极强的氧化剂):

2Mn2++5S2O82+8H2O→2MnO4+10SO42+16H

而那些氧化数等于或低于+4的含氧酸(盐)多半以还原性为主。比如亚硫酸盐和二氧化硫可以被碘(I2)氧化。硫代硫酸钠俗称大苏打,在酸性条件下发生歧化:

S2O32+2H→S+SO2+H2O

遇卤素则被氧化:

S2O32+I2→S4O62+2I

(该反应常见于“碘量法”分析测定)

S2O32+4Cl2+5H2O→2SO42+8Cl+10H

连二亚硫酸钠俗称保险粉,可用于气体分析中氧气的吸收:

2S2O42+3O2+2H2O→4SO42+4H

看来+6价的硫酸是最稳定的。

与硫同周期的磷的含氧酸种类也不少,有磷酸、亚磷酸、次磷酸,还有偏磷酸、焦磷酸、多磷酸。其中多磷酸是多份磷酸的脱水物,“多”和“偏”不改变氧化数。

(责任编辑:化学自习室)
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