11-2 硫及其化合物

ⅥA族元素的價電子組態為ns2np4，因此它們可以奪取兩個電子而形成負二價離子或形成兩個共價鍵以達安定的惰性氣體之電子組態。

但硫及其下方各元素，d軌域亦會參予化學鍵 ... 11-2硫及其化合物 一、ⅥA族元素 二、元素硫 三、硫酸 四、硫代硫酸鈉 五、焦硫酸 　 一、ⅥA族元素 [return] 1.   第Ⅵ族元素包括O、S、Se、Te、Po等五種元素 2.   在自然界中氧是ⅥA族元素中唯一以氣態存在之元素，其各種性質與同族其他元素有顯著之不同。

Po為ⅥA族中具有金屬性的放射性元素 3.   ⅥA族元素的價電子組態為ns2np4，因此它們可以奪取兩個電子而形成負二價離子或形成兩個共價鍵以達安定的惰性氣體之電子組態。

但硫及其下方各元素，d軌域亦會參予化學鍵之生成，如SF6之S利用sp3d2混成軌域鍵結   二、元素硫 [return] 1.    存在：在自然界中常以游離態(即元素態)存在 2.    常溫常壓下，硫為一安定之固體，有多種同素異性體，但大多數都不穩定元素硫可與大部分元素化合，且在常溫下仍相當安定(如SO2、ZnS、Ag2S等) 3.    除了ⅠA+與ⅡA2+外，其餘金屬陽離子均可與S2-形成難溶性鹽類，如CuS(黑色)等 4.    硫的同素異性體主要有斜方硫、單斜硫及彈性硫三種 (1)    硫的同素異性體中最重要的兩種晶體為斜方硫與單斜硫，此二者均以環形S8為構成單位的無臭無味且難溶於水的輝黃色固體 斜方硫及單斜硫均可溶於二硫化碳，若令二硫化碳的溶液緩緩蒸發，均可得斜方硫 (2)    硫的同素異性體之互變性       三、硫酸 [return] 1.    硫酸的生產量反應一個國家化學工業的水準，故稱「工業之母」 2.    製備：硫酸製備方法有兩種，反應過程皆為 二者之差異在於氧化時所用催化劑的不同 (1)     接觸法：可得較純的H2SO4，且易調製成任意濃度 S+O2(g)→SO2(g)                 V2O5 SO2(g)+1/2O2(g)¾¾¾¾®SO3(g)               400~500℃ ‚再以90﹪之硫酸吸收成焦硫酸(H2S2O7)，再加水調成所需之濃度 SO3+H2SO4®H2S2O7 H2S2O7+H2O®2H2SO4（可調成任意濃度） (2)    鉛室法：因在鉛製反應器中製造而得名 1746年發現的較古老方法，以NO及NO2為催化劑，即將二氧化硫、水汽、空氣、一氧化氮、二氧化氮共存下反應，可得70﹪之H2SO4 2NO(g)+O2(g)→2NO2(g) SO2(g)+NO2(g)→SO3(g)+NO(g) SO3(g)+H2O(l)→H2SO4(aq) ‚所得H2SO4濃度低且含雜質(如HNO3等)   3.    性質 (1)     純硫酸為無色油狀(黏稠狀)之液體，俗稱礬油，比重1.85，b.p.=338℃沸騰時分解成SO3和H2O而發煙一般所使用之濃硫酸濃度98﹪，比重1.84，約為18M (2)     溶於水放出大量的熱，且由於比重比水大，故稀釋時必須將濃硫酸緩緩倒入水中以免發生爆炸 (3)     硫酸之構造 (4)     硫酸為強酸，二質子酸 H2SO4ÛH++HSO4-   Ka1=極大 HSO4-ÛH++SO42-    Ka2=1.0×10-2 (25℃) (5)     H2SO4或硫酸鹽的檢驗 SO42-離子遇Ca2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+等離子沈澱，且不溶於酸 如：Ba2+(aq)+SO42-(aq)→BaSO4(s) 碳酸鹽、亞硫酸鹽會溶於酸且產生氣體 CO32-+2H+→CO2(g)+H2O SO32-+2H+→SO2(g)+H2O   (6)     濃硫酸具有強脫水性，與碳水化合物作用脫去水份而殘留炭渣          H2SO4 C12H22O11¾¾¾®12C(s)+11H2O (7)     硫酸的氧化力(硫酸之氧化力比磷酸強，但比硝酸弱) 濃硫酸具有氧化力，稀硫酸則無，且無脫水性 與金屬(如銅)反應時，硫還原成+4價的SO2 Cu(s)+2H2SO4(濃)→CuSO4(aq)+SO2(g)+2H2O 其它如碳、硫亦可於熱濃硫酸反應 C(s)+2H2SO4(濃)→CO2(g)+2SO2(g)+2H2O S(s)+2H2SO4(濃)→3SO2(g)+2H2O ‚鋅的活性大於銅(還原力比銅強)，能將濃硫酸還原成元素硫 3Zn(s)+4H2SO4(濃)→3ZnSO4(aq)+S(s)+4H2O 稀硫酸與活性大之金屬反應產生氫氣 Zn(s)+H2SO4(稀)→ZnSO4(aq)+H2(g) (8)    濃硫酸沸點高，又很安定，故用於製造其他容易揮發的酸，如鹽酸、磷酸等。

但不能製造HBr、HI(需用磷酸)，因為濃硫酸能將HBr、HI氧化為Br2、I2 2NaCl+H2SO4→Na2SO4+2HCl CaF2+H2SO4→CaSO4+2HF 2NaNO3+H2SO4→Na2SO4+2HNO3 氧化力：F2>Cl2>H2SO4(濃)>Br2>I2>H3PO4   四、硫代硫酸鈉Na2S2O3，俗稱海波或大蘇打 [return] 1.    製備：亞硫酸鹽與硫共煮 SO32-+S→S2O32- 2.    結構：S2O32-在結構中可視為SO42-中一個氧原子被硫原子取代，如圖所示兩個硫原子的氧化數分別為-1，+5，故S之平均氧化數為+2 3.    性質及用途 (1)     照像術中作為定影劑：AgBr未遇光的部份必須除去 2S2O32-(aq)+AgBr(s)→Ag(S2O3)23-(aq)+Br-(aq) (2)     當作還原劑 (3)     S2O32-遇H+產生黃色沈澱及SO2氣體 S2O32-+H+→SO2(g)+H2O+S(s)   五、焦硫酸H2S2O7，俗稱發煙硫酸 [return] 1.    製備 (1)     2分子硫酸脫水：2H2SO4→H2S2O7+H2O (2)     SO3被濃H2SO4吸收：SO3+H2SO4→H2S2O7