二氧化硫脲在水中的溶解度为 26.7 克/升（20℃），饱和水溶液的 PH 值为 5.0。? 即使在 20 - 30℃ 的水溶液中也非常稳定，但其在加热或碱作用下会发生分解，游离出亚磺酸，表现出较强的还原活动。
二氧化硫脲的溶解度随温度升高而增加。例如，在 25℃ 时，其在水中的溶解度增加至 31.5 克/升。此外，二氧化硫脲在碱性溶液中的溶解量会随碱浓度增加而增加。例如，在 25℃ 时，氢氧化钠浓度为 5 克/升时，二氧化硫脲的溶解量为 58.1 克/升；氢氧化钠浓度为 10 克/升时，溶解量增加至 78.0 克/升。二氧化硫脲不溶于有机溶剂，如乙醚和苯等。
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