二氧化硫 （英語：sulphur dioxide , sulfur dioxide ）是最常见的硫氧化物 ，化学式 是SO2 。无色气体，有强烈刺激性气味。大气 主要污染物之一。火山爆发 时会喷出该气体，在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤 和石油 通常都含有硫化合物，因此燃烧 时会生成二氧化硫。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 进一步氧化，通常在催化剂如二氧化氮 的存在下，便会生成硫酸 。[ 6]
SO2 是一个V型的分子，其对称点群 为C2v 。硫原子的氧化态 为+4，形式电荷 为0，被5个电子对 包围着，因此可以描述为超价分子 。从分子轨道理论 的观点来看，可以认为这些价电子大部分都参与形成S-O键。
二氧化硫的三种共振结构 ，中央的共振結構對混成體之貢獻最大
SO2 中的S-O键长（143.1 pm）要比一氧化硫 中的S-O键长（148.1 pm）短，而O3 中的O-O键长（127.8 pm）则比氧气 O2 中的O-O键长（120.7 pm）长。SO2 的平均键能（548 kJ mol−1 ）要大于SO的平均键能（524 kJ mol−1 ），而O3 的平均键能（297 kJ mol−1 ）则小于O2 的平均键能（490 kJ mol−1 ）。这些证据使化学家得出结论：二氧化硫中的S-O键的键级 至少为2，与臭氧中的O-O键不同，臭氧中的O-O键的键级为1.5[ 7]
木卫一上层大气层的蓝色极光源自二氧化硫。 地球大气层中的二氧化硫含量很小，约为1 ppm。[ 8] [ 9]
在金星大气层 中，二氧化硫是第三多的气体，含量150 ppm。在那里，它和水反应生成硫酸 云，是金星大气层硫循环的关键物质，也导致了全球变暖 。[ 10] 火星 变暖的关键因素，据估计低层大气层中的二氧化硫浓度高达100 ppm。[ 11] 木星 的卫星木卫一 的大气层90%都是二氧化硫，[ 12] 木星大气层 中可能也有痕量的二氧化硫。
二氧化硫被认为在伽利略卫星 中大量存在。它可能是木卫一 升华的冰或霜，[ 13] 木卫二 、木卫三 和木卫四 的地壳和地幔中。[ 14]
检验二氧化硫的方法很多，比如：
常见制取二氧化硫方法有：
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 ”（中强酸），但真正的亚硫酸分子从未在溶液中观测到。[ 15]
S
O
2
+
H
2
O
⟷
H
2
S
O
3
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+H_{2}O\longleftrightarrow H_{2}SO_{3}}}}
与碱 反应形成亚硫酸盐 和亚硫酸氢盐 。以与氢氧化钠 的反应为例，产物是亚硫酸钠 还是亚硫酸氢钠 ，取决于二者的用量关系。
S
O
2
+
2
N
a
O
H
⟶
N
a
2
S
O
3
+
H
2
O
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+2NaOH\longrightarrow Na_{2}SO_{3}+H_{2}O}}}
S
O
2
+
N
a
O
H
⟶
N
a
H
S
O
3
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+NaOH\longrightarrow NaHSO_{3}}}}
这也是二氧化硫能使澄清石灰水 变浑浊的原因：
S
O
2
+
C
a
(
O
H
)
2
⟶
C
a
S
O
3
↓
+
H
2
O
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+Ca(OH)_{2}\longrightarrow CaSO_{3}\downarrow +H_{2}O}}}
与碱性氧化物 反应生成盐。
S
O
2
+
C
a
O
⟶
C
a
S
O
3
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+CaO\longrightarrow CaSO_{3}}}}
SO2 中的硫元素的化合价为+4价，为中间价态，既可升高，也可下降。所以SO2 既有氧化性 ，又有还原性 ，还原性强于氧化性。
SO2 的还原性较强，可被多种氧化剂（如 O2 、Cl2 、Br2 、HNO3 、KMnO4 等）氧化。
S
O
2
+
C
l
2
⟶
S
O
2
C
l
2
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+Cl_{2}\longrightarrow SO_{2}Cl_{2}}}}
2
S
O
2
+
O
2
⟷
2
S
O
3
{\displaystyle {\rm {2SO_{2}+O_{2}\longleftrightarrow 2SO_{3}}}}
可逆反应 ，条件为加热和催化剂：V2 O5 / Pt / Cr2 O3 ）SO2 也有一定的氧化性，如：
S
O
2
+
2
H
2
S
⟶
3
S
+
2
H
2
O
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+2H_{2}S\longrightarrow 3S+2H_{2}O}}}
工业上可以用此反应制造高纯度硫磺 。
由于二氧化硫的抗菌 性质，它有时用作乾果 、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。用来保持水果的外表，或防止食物腐烂 。二氧化硫的存在，可以使水果有一种特殊的化学味道 、及保持新鮮的外觀。
二氧化硫是酿酒时非常有用的化合物，它的E编码 为E220。[ 16] [ 17] [ 18] 2 浓度低于10ppm，则不需要标示“含有亚硫酸盐”。酒中允许的SO2 浓度的上限在美国为350ppm，而在欧盟，红酒为160ppm，白酒为210ppm。如果SO2 的浓度很低，那么便很难探测到，但当浓度大于50ppm时，用鼻子就能闻出SO2 的气味，用舌头也能品尝出来。[ 19]
二氧化硫还是保持酿酒厂卫生的很重要的物质。因为漂白剂不能用于酿酒厂中，而酿酒厂和设备必须保持十分清洁，所以二氧化硫、水和柠檬酸的混合物通常用来清洁水管、水槽和其它设备，以保持清洁和无菌。
二氧化硫还是很好的还原剂 。在水的存在下，二氧化硫可以使物质褪色。因此，它是纸张 和衣物 的有用的漂白剂。由于空气中的氧气 把被还原的染料重新氧化而使颜色恢复，所以该漂白作用通常不能持续很久。
可以用下列化學方程式表示：
H2 SO3 + 染料 → H2 SO4 +（染料 - O）
因為空氣提供氧氣給染料，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续很久的原因。
可以用下列化學方程式表示：
2（染料 - O） + O2 → 2染料
中学实验室中用碱性品红溶液检测二氧化硫的存在。二氧化硫可以使品红试液褪色，从而说明二氧化硫使有机物漂白的性质；而褪色后的溶液经过加热，又恢复为红色，从而说明了二氧化硫漂白的原理是与有机物生成了“不稳定的无色物质”，而此类无色物质不稳定，加热时便分解，又放出二氧化硫。一个相关的化学鉴定方法称为希夫法 (Schiff法) ，是用亚硫酸氢钠 与品红 或副品红 发生加成，再用二氧化硫脱色。如果得到的溶液（希夫试剂 ）与待检试液作用生成粉红色或紫色，则可以证明待检试液中醛 类的存在。目前该反应的机理一般认为是下图所示的机理：[ 20] [ 21] [ 22]
Schiff法 机理
二氧化硫还用来制备硫酸，首先转化成三氧化硫 ，然后再转化成发烟硫酸 ，最后转化成硫酸 。这个过程中的二氧化硫是含硫矿物与氧气反应产生的。把二氧化硫转化成硫酸的过程，称为接触法 。
由于二氧化硫容易液化，且汽化热 很大，因此适合作为制冷剂 。在氟利昂 的发展之前，二氧化硫就曾经用作家用冰箱的制冷剂。
液态二氧化硫是万用的惰性溶剂，广泛用于溶解强氧化性盐。它会发生自偶电离 生成SO2+ 和SO3 2− 。
2
S
O
2
→
S
O
2
+
+
S
O
3
2
−
{\displaystyle {\rm {2SO_{2}\rightarrow SO^{2+}+SO_{3}^{2-}}}}
它有时也用作有机合成 中磺酰基 的来源，把芳基重氮盐 用二氧化硫处理，便可获得对应的芳基磺酰氯。[ 23]
在城市的污水处理中，二氧化硫用来处理排放前的氯化污水。二氧化硫与氯气反应，氯气被还原，生成Cl− 。[ 24]
夏威夷 的一座火山喷出二氧化硫，在夜晚发光根据美国国家环保局 [ 25] 英吨 ：
1999
18,867
1998
19,491
1997
19,363
1996
18,859
1990
23,678
1980
25,905
1970
31,161
主要由于美国环境保护机构的酸雨计划 ，美国在1983年和2002年期间的二氧化硫排放量减少了33%。这是由于烟气脱硫 ，一种可以让SO2 不从发电厂 排放出去的技术。特别地，氧化钙 与二氧化硫反应，生成亚硫酸钙 ：
C
a
O
+
S
O
2
⟷
C
a
S
O
3
{\displaystyle {\rm {CaO+SO_{2}\longleftrightarrow CaSO_{3}}}}
然后CaSO3 再被空气氧化成CaSO4 （石膏 ）。大部分在欧洲出售的石膏都是来自烟气脱硫。
到2006年为止，中国是世界上二氧化硫排放量最大的国家，2005年的排放量估计为25.49百万吨。自从2000年以来，排放量增加了27%，差不多与美国在1980年的排放量相等[ 26]
2003年，一座伊拉克的硫厂发生了灾难，大量二氧化硫被排放到大气中。
22 g/100ml（0℃）
15 g/100ml（10℃）
11 g/100ml（20℃）
9.4 g/100 ml（25℃）
8 g/100ml（30℃）
6.5 g/100ml（40℃）
5 g/100ml（50℃）
4 g/100ml（60℃）
3.5 g/100ml（70℃）
3.4 g/100ml（80℃）
3.5 g/100ml（90℃）
3.7 g/100ml（100℃）
以上的值是分压 为101.3 kPa的SO2 在水中的溶解度。根据亨利定律 ，气体在液体中的溶解度 取决于气体的分压。
这里的溶解度是指在“纯水”中的溶解度，也就是说，水中所含的SO2 与气相中的二氧化硫平衡。此時的水溶液是酸性 的。SO2 在中性（或碱性 ）水中的溶解度一般要更大，因为SO2 将转化为亚硫酸氢根 和一些亚硫酸根 离子。
二氧化硫具有酸性，可与空气中的其他物质反应，生成微小的亚硫酸盐和硫酸盐颗粒。当这些颗粒被吸入时，它们将聚集于肺部，是呼吸系统症状和疾病、呼吸困难，以及过早死亡的一个原因[ 27] [ 28]
^ Sulfur dioxide 互联网档案馆 的存檔 ，存档日期2019-12-30., U.S. National Library of Medicine^ Lide, David R. (编), CRC Handbook of Chemistry and Physics 87th, Boca Raton, FL: CRC Press, 2006, ISBN 0-8493-0487-3 ^ Miller, J.W. Jr.; Shah, P.N.; Yaws, C.L. Correlation constants for chemical compounds. Chemical Engineering. 1976, 83 (25): 153–180. ISSN 0009-2460 ^ C&L Inventory . [2022-04-04 ] . （原始内容 存档于2021-03-08）. 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ 5.0 5.1 Sulfur dioxide . Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E. Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. 2001. ISBN 0-12-352651-5 ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements ISBN 0-7506-3365-4 ^ Owen, Lewis A.; Pickering, Kevin T. An Introduction to Global Environmental Issues . Taylor copper extraction& Francis. 1997: 33– [2022-04-04 ] . ISBN 978-0-203-97400-1原始内容 存档于2022-03-11）. 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ Taylor, J.A.; Simpson, R.W.; Jakeman, A.J. A hybrid model for predicting the distribution of sulphur dioxide concentrations observed near elevated point sources. Ecological Modelling. 1987, 36 (3–4): 269–296. ISSN 0304-3800 doi:10.1016/0304-3800(87)90071-8 ^ Marcq, Emmanuel; Bertaux, Jean-Loup; Montmessin, Franck; Belyaev, Denis. Variations of sulphur dioxide at the cloud top of Venus's dynamic atmosphere. Nature Geoscience. 2012, 6 : 25–28. Bibcode:2013NatGe...6...25M ISSN 1752-0894 S2CID 59323909 doi:10.1038/ngeo1650 ^ Halevy, I.; Zuber, M. T.; Schrag, D. P. A Sulfur Dioxide Climate Feedback on Early Mars . Science. 2007, 318 (5858): 1903–1907. Bibcode:2007Sci...318.1903H ISSN 0036-8075 PMID 18096802 S2CID 7246517 doi:10.1126/science.1147039 ^ Lellouch, E.; et al. Io's atmosphere. Lopes, R. M. C.; Spencer, J. R. (编). Io after Galileo . Springer-Praxis. 2007: 231 –264. ISBN 978-3-540-34681-4 ^ Cruikshank, D. P.; Howell, R. R.; Geballe, T. R.; Fanale, F. P. Sulfur Dioxide Ice on IO. ICES in the Solar System. 1985: 805–815. ISBN 978-94-010-8891-6doi:10.1007/978-94-009-5418-2_55 ^ Europa's Hidden Ice Chemistry – NASA Jet Propulsion Laboratory （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）. Jpl.nasa.gov (2010-10-04). Retrieved on 2013-09-24.^ D. Sülzle, M. Verhoeven, J. K. Terlouw, H. Schwarz. Generation and Characterization of Sulfurous Acid (H2 SO3 ) and of Its Radical Cation as Stable Species in the Gas Phase. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1988, 27 : 1533–4. doi:10.1002/anie.198815331 ^ Current EU approved additives and their E Numbers （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）, The Food Standards Agency website.^ Sulphites in wine （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）, MoreThanOrganic.com.^ 扒一扒常见的食品添加剂 . 新华网. [2021-10-20 ] . （原始内容 存档于2021-12-01）. 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ 添加二氧化硫的葡萄酒，安全吗？ . 中国经济网——国家经济门户. [2021-10-20 ] . （原始内容 存档于2022-04-14）. 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ The mechanism of the Schiff reaction as studied with histochemical model systems. M. J. Hardonk and P. van Duijn. J. Histochem. Cytochem. , Oct. 1964 ; 12: 748 - 751.
^ Some comments on the mechanism of the Schiff reaction. P. J. Stoward. J. Histochem. Cytochem. , Sep. 1966 ; 14: 681 - 683.
^ The structure of Schiff reagent aldehyde adducts and the mechanism of the Schiff reaction as determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy. J.H. Robins, G.D. Abrams, and J.A. Pincock. Can. J. Chem./Rev. can. chim. 58(4): 339-347 (1980 ).
^ R. V. Hoffman “m-Trifluoromethylbenzenesulfonyl chloride” Organic Syntheses, Collected Volume 7, p.508 (1990). 存档副本 (PDF) . [2008-12-16 ] . （原始内容 (PDF) 存档于2008-09-10）. 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）.
^ Tchobanoglous, George. Wastewater Engineering. 3rd ed. New York: Mc Graw Hill, 1979.
^ National Trends in Sulfur Dioxide Levels . 美国国家环保局 . [2008-12-18 ] . （原始内容 存档于2008-12-25） （英语） . 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ China has its worst spell of acid rain . 美联社 . [2008-12-18 ] . （原始内容存档 于2011-06-05） （英语） . 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ Health and Environmental Impacts of SO2 . 美国国家环保局 . [2008-12-18 ] . （原始内容存档 于2015-08-14） （英语） . 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）^ Sulphur Dioxide . 国际劳工组织 . [2008-12-18 ] . （原始内容存档 于2009-04-18） （英语） . 页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）
