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本文發(fā)表于《高中數(shù)理化》，也是即將由山東科技出版社出版的《用原子的眼睛看世界——中學(xué)化學(xué)關(guān)鍵知識(shí)解讀》的一篇。 二氧化硫知識(shí)問答（3-1） 1. 為什么SO2溶解實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往需要不斷搖晃試管，液面才能上升？ 如下圖所示，用排空氣法收集一試管SO2，用拇指堵住管口，將其移至水槽中。移開拇指，觀察SO2在水中的溶解情況。 —— 此實(shí)驗(yàn)會(huì)因操作不同，產(chǎn)生很多種不同情況。 有時(shí)候一松開拇指，水會(huì)“蹭”地一子“竄”進(jìn)試管，且?guī)缀跬耆錆M了整個(gè)試管；而有時(shí)水面上升得很慢，需要“不停地?fù)u晃試管”，水柱才會(huì)緩慢上升，且最終水柱不會(huì)升到試管頂端。 顯然，前者SO2氣體收集得比較滿；而后者試管里混有空氣。那么，為什么需要“不停地?fù)u晃試管”才能使水柱上升呢？ （此圖也許你需要放大查看） 當(dāng)SO2中混有空氣時(shí)，雖然氣體分子會(huì)不斷擴(kuò)散，但畢竟其擴(kuò)散速率有限（事實(shí)證明如此），雖然SO2易溶于水，但它的分子并不會(huì)“主動(dòng)地跑到水里”去，只有它與水面接觸時(shí)，才會(huì)發(fā)生溶解過程。 把混有空氣的SO2扣在水里時(shí)，當(dāng)與水面接近的SO2分子被溶解后，與水面接觸的就只有空氣了，由于空氣在水中溶解量小且溶解速率慢，氣體的體積短時(shí)間內(nèi)不再減小，水面就不會(huì)持續(xù)上升。 若晃動(dòng)試管，促進(jìn)氣體分子擴(kuò)散，則可使部分SO2分子再與水面接觸而溶解，水面才能持續(xù)上升。 不僅SO2，其他可溶性氣體如NH3、HCl、NO2等的溶解性實(shí)驗(yàn)中，也常常發(fā)生上述現(xiàn)象。所以我們要學(xué)會(huì)從微粒運(yùn)動(dòng)的角度加以分析。 2. SO2是形成酸雨的罪魁禍?zhǔn)?。為什么酸雨中不含亞硫酸而是硫酸?/span> 首先，請(qǐng)大家不要妄想酸雨里會(huì)含有亞硫酸，因?yàn)槿蚋鞯氐乃嵊暄芯空叨紱]有在酸雨里檢出過亞硫酸。 盡管有些命題人憑自己的想象，常常假設(shè)酸雨里含有亞硫酸，但那只是不合實(shí)際的想象。 酸雨專家指出，酸雨里主要含有H2SO4、HNO3這兩種酸。 酸雨其實(shí)早在有人類活動(dòng)的史前時(shí)期就存在，主要是由火山活動(dòng)噴發(fā)出含硫氣體在空氣中氧化（形成硫酸），以及雷電引發(fā)N2、O2化合（最終形成HNO3）所導(dǎo)致的。 人類工業(yè)革命開始后，短時(shí)期（最近一、二百年）內(nèi)迅速地把大量地下化石燃料開采出來、燒掉，使大氣中硫、氮元素的含量急劇上升，酸雨現(xiàn)象變得更加普遍。 大氣中SO2的氧化有兩條途徑。 一是溶解于水形成H2SO3后，在水溶液里被溶解的氧分子氧化為H2SO4，從酸雨里不存在亞硫酸這個(gè)事實(shí)看，該氧化過程應(yīng)該是比較迅速的，從一些模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看，大概幾個(gè)小時(shí)即告完成； 二是SO2被大氣中的一些飄塵吸附，在飄塵的表面進(jìn)行氧化，該過程中，吸附SO2的飄塵實(shí)際充當(dāng)了催化劑的角色，很可能H2O也直接參與了氧化反應(yīng)：2SO2+ O2 + 2H2O飄塵 2H2SO4。 3. 既然SO2漂白作用不穩(wěn)定，為什么還用它做漂白劑？ SO2用于草帽、坐墊等草編、紙質(zhì)的民間工藝品的漂白，首先是出于傳統(tǒng)習(xí)慣，因?yàn)榱蚧呛?/span>SO2是人類早期就認(rèn)識(shí)并掌握其用途的化學(xué)物質(zhì)；其次，SO2的使用相對(duì)來說操作簡(jiǎn)單，一般人經(jīng)過簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)即可掌握，另外還有一點(diǎn)，那就是SO2有刺激性氣味，不會(huì)像一些無色、無味的有毒漂白劑那樣使人不知不覺中因使用過量而中毒。 從商品的實(shí)用角度考慮，也許還有一個(gè)原因，那就是這些物品的使用壽命往往較短，在SO2的漂白效果尚未喪失之前，物品的使用壽命即告結(jié)束。 比如草帽，它還沒有到恢復(fù)原色前，就已經(jīng)破掉了。 4. SO2是否可用作食品添加劑？ SO2被作為食品添加劑是古老的傳統(tǒng)，它的作用廣泛，如漂白和殺菌（干果、米粉和粉絲、腐竹、白糖、干制食用菌等）、抗氧化（如葡萄酒等果酒）等。 所以我們常常在葡萄酒包裝上看到“配料：葡萄汁、二氧化硫”等字樣。 給白糖加熱、用開水燙粉絲時(shí)常常聞到從中逸出的氣體具有SO2特有的刺激性氣味。 SO2 屬于有毒物質(zhì)，長期、過量攝入人體會(huì)對(duì)肝腎功能造成損害。 近年來，隨著人們對(duì)食品安全的關(guān)注度增強(qiáng)，加之一些缺少科學(xué)觀念的新聞媒體人的惡意或者善意的炒作，使得社會(huì)上很多人對(duì)SO2 用于食品加工和保存產(chǎn)生了懷疑，甚至采取否定一切的態(tài)度——錯(cuò)誤地認(rèn)為凡是含有SO2 的食品都是有害的。 在現(xiàn)代化的工業(yè)社會(huì)里，“沒有食品添加劑就談不上食品安全”。 從“GB 2760-2011食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)查詢系統(tǒng)（http://db.foodmate.net/2760-2011/）”可以查得： 二氧化硫、焦亞硫酸鉀、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、低亞硫酸鈉等一系列含硫化合物（SO2后面的多種含硫化合物使用中都會(huì)產(chǎn)生SO2，這些化合物用于食品所起的作用也都跟直接使用SO2的效果相近，只是它們都是固體，比直接使用SO2方便、易控制使用量）都被允許作為食品添加劑使用，可用于水果、蔬菜、干果、粉絲、腐竹、食用菌干品、果酒類等很多食品，只是不同的食品允許的SO2最大殘留量不同。 當(dāng)然，社會(huì)公眾對(duì)SO2使用于食品的關(guān)注也是有起因的，那就是個(gè)別不法分子對(duì)SO2類食品添加劑的濫用。如把它違規(guī)用于不該添加SO2的食品，超量使用等。 對(duì)此類現(xiàn)象需要執(zhí)法部門加強(qiáng)檢查和監(jiān)管。 |
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