この教材で学ぶこと
到達目標
-
硫黄を含む代表的な化合物を答えられる
-
硫化水素の性質と沈殿反応を説明できる
-
二酸化硫黄の性質を説明できる
-
濃硫酸の性質を整理できる
-
硫黄化合物と酸化還元の関係を理解できる
前提知識
-
酸化還元の基本
-
酸・塩基の基本
-
沈殿反応の基礎
-
気体の発生と性質
1
硫黄と硫黄化合物
硫黄 S は16族元素で、酸素と同じ族に属します。
硫黄を含む代表的な物質には、硫化水素 H₂S、二酸化硫黄 SO₂、硫酸 H₂SO₄ などがあります。
硫黄化合物は、酸化還元反応、沈殿反応、気体の性質などと関連して出題されます。
単なる暗記だけでなく、硫黄の酸化数の変化にも注目すると理解しやすくなります。
代表的な硫黄化合物
|
物質
|
化学式
|
特徴
|
|
硫化水素
|
H₂S
|
腐卵臭をもつ有毒な気体
|
|
二酸化硫黄
|
SO₂
|
刺激臭をもつ気体、酸化剤にも還元剤にもなる
|
|
硫酸
|
H₂SO₄
|
強酸、濃硫酸は脱水作用や酸化作用をもつ
|
|
硫化物
|
S²⁻を含む物質
|
金属イオンと沈殿をつくることがある
|
|
硫酸塩
|
SO₄²⁻を含む物質
|
BaSO₄などは水に溶けにくい
|
確認ポイント
-
H₂S、SO₂、H₂SO₄ の名称と化学式を答えられる
-
硫黄化合物が酸化還元や沈殿反応と関係することを理解できる
↑ 目次へ戻る
2
硫化水素 H₂S
硫化水素 H₂S は、無色で腐った卵のようなにおいをもつ有毒な気体です。
水に少し溶け、弱酸性を示します。
硫化水素は還元性をもち、酸化剤によって酸化されることがあります。
また、金属イオンと反応して硫化物の沈殿をつくるため、金属イオンの検出にも関係します。
硫化水素の発生
FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S
硫化鉄(Ⅱ)に希塩酸を加えると硫化水素が発生します。
硫化水素の性質
|
項目
|
内容
|
|
色
|
無色
|
|
におい
|
腐卵臭
|
|
毒性
|
有毒
|
|
水への溶解
|
少し溶ける
|
|
液性
|
弱酸性
|
|
性質
|
還元性をもつ
|
注意：硫化水素は有毒なので、実験では直接においをかがないようにします。
注意：腐卵臭という言葉はテストでよく出ます。
確認ポイント
-
H₂Sが腐卵臭をもつ有毒気体であることを覚える
-
H₂Sの発生反応式を書ける
-
H₂Sが還元性をもつことを説明できる
↑ 目次へ戻る
3
硫化物の沈殿
硫化水素や硫化物イオン S²⁻ は、金属イオンと反応して硫化物の沈殿をつくることがあります。
硫化物沈殿の色は金属イオンによって異なります。
特に CuS、PbS、ZnS などは重要です。
硫化銅(Ⅱ)の沈殿
Cu²⁺ + S²⁻ → CuS
CuSは黒色沈殿です。
硫化亜鉛の沈殿
Zn²⁺ + S²⁻ → ZnS
ZnSは白色沈殿です。
代表的な硫化物沈殿
|
金属イオン
|
沈殿
|
色
|
ポイント
|
|
Cu²⁺
|
CuS
|
黒色
|
銅(Ⅱ)イオンの検出に関係
|
|
Pb²⁺
|
PbS
|
黒色
|
鉛(Ⅱ)イオンの硫化物
|
|
Ag⁺
|
Ag₂S
|
黒色
|
銀の黒ずみに関係
|
|
Zn²⁺
|
ZnS
|
白色
|
黒色でない点に注意
|
|
Cd²⁺
|
CdS
|
黄色
|
黄色沈殿として重要
|
注意：硫化物沈殿は黒色が多いですが、ZnSは白色、CdSは黄色なので区別しましょう。
確認ポイント
-
代表的な硫化物沈殿の色を答えられる
-
CuSやPbSが黒色沈殿であることを覚える
-
ZnSが白色沈殿であることを覚える
↑ 目次へ戻る
4
二酸化硫黄 SO₂
二酸化硫黄 SO₂ は、無色で刺激臭をもつ気体です。
水に溶けると亜硫酸 H₂SO₃ を生じ、酸性を示します。
SO₂ は酸化剤としても還元剤としても働くことがある重要な物質です。
特に酸化還元の問題では、SO₂がどちらとして働くかを判断する必要があります。
二酸化硫黄が水に溶ける反応
SO₂ + H₂O ⇄ H₂SO₃
亜硫酸を生じ、水溶液は酸性を示します。
二酸化硫黄の酸化
SO₂ + 2H₂O → SO₄²⁻ + 4H⁺ + 2e⁻
SO₂が電子を失う場合、SO₂は還元剤として働きます。
SO₂の性質
|
項目
|
内容
|
|
色
|
無色
|
|
におい
|
刺激臭
|
|
水への溶解
|
溶ける
|
|
水溶液
|
酸性
|
|
酸化還元
|
酸化剤にも還元剤にもなる
|
確認ポイント
-
SO₂が刺激臭をもつ気体であることを覚える
-
SO₂が水に溶けて酸性を示すことを説明できる
-
SO₂が酸化剤にも還元剤にもなることを理解できる
↑ 目次へ戻る
5
硫酸 H₂SO₄
硫酸 H₂SO₄ は、強酸として重要な物質です。
希硫酸は強酸として酸の性質を示します。
一方、濃硫酸は脱水作用、吸湿性、酸化作用など、特有の性質をもちます。
希硫酸と濃硫酸では注目すべき性質が異なるため、分けて整理しましょう。
熱濃硫酸と銅の反応
Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
熱濃硫酸は酸化剤として働き、銅を酸化します。
希硫酸と濃硫酸
|
種類
|
主な性質
|
ポイント
|
|
希硫酸
|
強酸
|
水素イオン H⁺ を生じる酸として働く
|
|
濃硫酸
|
吸湿性
|
水分を吸収しやすい
|
|
濃硫酸
|
脱水作用
|
有機物から水を奪う
|
|
熱濃硫酸
|
酸化作用
|
銅などを酸化する
|
注意：濃硫酸を薄めるときは、必ず水に濃硫酸を少しずつ加えます。
注意：濃硫酸に水を加えると激しく発熱して危険です。
確認ポイント
-
希硫酸と濃硫酸の違いを説明できる
-
濃硫酸の脱水作用・吸湿性・酸化作用を区別できる
-
熱濃硫酸が銅を酸化する反応を理解できる
↑ 目次へ戻る
6
硫黄化合物の例題
硫黄化合物は、気体の性質、沈殿反応、酸化還元、強酸の性質が混ざって出題されます。
それぞれの物質を個別に覚えるだけでなく、どの反応分野と関係するかも整理しましょう。
例題：硫化水素 H₂S の特徴的なにおいを答えなさい。
答え：腐卵臭
H₂Sは腐った卵のようなにおいをもつ有毒な気体です。
例題：SO₂が水に溶けると何性を示すか。
答え：酸性
SO₂は水に溶けて亜硫酸 H₂SO₃ を生じるため、酸性を示します。
例題：濃硫酸が有機物から水を奪う性質を何というか。
答え：脱水作用
濃硫酸は強い脱水作用をもち、糖類などから水を奪って炭化させることがあります。
確認ポイント
-
H₂S、SO₂、H₂SO₄ の性質を区別できる
-
硫黄化合物と酸化還元の関係を説明できる
-
濃硫酸の性質を整理して答えられる
↑ 目次へ戻る