实验室制取SO2

在化学实验中，二氧化硫（SO₂）是一种重要的无机气体，广泛应用于漂白、防腐以及硫酸工业的中间产物。由于其具有刺激性气味和较强还原性，实验室中通常需通过可控方式制取SO₂，以满足教学或科研需求。本文将系统介绍实验室制取SO₂的常用方法、反应原理、实验装置、注意事项及尾气处理措施。

最常用的实验室制取SO₂的方法是利用亚硫酸盐与强酸反应。典型反应为：将亚硫酸钠（Na₂SO₃）固体与较浓的硫酸（H₂SO₄）混合，迅速产生二氧化硫气体。其化学方程式为：

Na₂SO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + SO₂↑ + H₂O

该反应速率适中，气体生成平稳，适合在中学或高校基础化学实验中使用。实验装置一般采用“固液不加热型”气体发生装置，包括锥形瓶、分液漏斗、导气管、集气瓶和尾气吸收装置。将亚硫酸钠置于锥形瓶中，通过分液漏斗缓慢滴加浓硫酸，可有效控制反应速度，避免气体产生过快导致泄漏或喷溅。

除了亚硫酸钠法，也可使用铜与浓硫酸加热反应制取SO₂，反应式为：

Cu + 2H₂SO₄（浓）→ CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

此法需加热条件，适用于需要高纯度SO₂的实验场景，但因操作温度较高，存在一定的安全风险，且副产物较多，不推荐初学者使用。

在实验过程中，必须高度重视SO₂的毒性。SO₂为无色气体，有强烈刺激性气味，易溶于水形成亚硫酸，对眼睛、呼吸道黏膜有显著刺激作用，长期吸入可能引发支气管炎等呼吸系统疾病。实验应在通风橱内进行，操作者需佩戴防护眼镜和口罩。

生成的SO₂气体不可直接排放至空气中。尾气处理通常采用碱液吸收法，如将导气管通入氢氧化钠（NaOH）溶液中，发生如下反应：

SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

此反应能高效吸收残余SO₂，防止环境污染。也可使用石灰水（Ca(OH)₂）作为吸收剂，生成亚硫酸钙沉淀。

在收集SO₂时，由于其密度大于空气且易溶于水，不宜采用排水集气法，应使用向上排空气法，用干燥集气瓶收集，并用湿润的蓝色石蕊试纸靠近瓶口检测——若试纸变红，说明已收集满（因SO₂溶于水呈酸性）。

实验结束后，应及时清洗仪器，特别是接触浓硫酸的部分，避免腐蚀。废液应统一回收，按有害化学品处理流程处置。

实验室制取SO₂应优先选择亚硫酸钠与稀硫酸反应的方法，操作简便、安全性高。必须强化通风、防护与尾气处理，确保实验过程绿色、安全、环保。掌握这一基础实验技能，不仅有助于理解硫元素的化学性质，也为深入学习大气污染控制与工业气体处理提供了实践基础。