二氧化硫与水反应会生成亚硫酸，因为二氧化硫微溶于水，形成亚硫酸，所以它的水溶液是成酸性，反应的化学方程式：
SO₂+H₂OH₂SO₃，不过生成的亚硫酸不稳定，在空气中会被氧化生成硫酸，反应的化学方程式：2H₂SO₃+O₂2H₂SO₄，酸雨的形成就是这个原理。
SO₂是一种酸性氧化物，易溶于水，生成亚硫酸，具有酸性氧化物的通性。由于SO₂中S元素的化合价是＋4价，处于中间价态，所以SO₂既有氧化性还有还原性。另外SO₂还具有漂泊性，能使品红溶液褪色。但SO₂的漂白是不稳定的，见光、遇热或长久放置又能恢复为原来的颜色。
二氧化硫为无色透明气体，二氧化硫的三种共振结构有刺激性臭味。 溶于水、乙醇和乙醚。
液态二氧化硫比较稳定，不活泼。气态二氧化硫加热到2000℃不分解。不燃烧，与空气也不组成爆炸性混合物。
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