2016无机化学（高教版）授课教案：氧族元素02.docVIP

无机化学（高教版）授课教案 第 15 章 氧族元素教学要求 ] 1. 掌握臭氧、过氧化氢的结构和性质。 2. 掌握硫化氢的特性及硫化物的水溶性。 3. 了解掌握硫的氧化物、含氧酸及其盐的结构、一般性质及用途。 [ 教学重点 ] 1. 氧的单质及双氧水的结构、制备和性质 2. 硫的单质及重要化合物的结构、制备和性质 [ 教学难点 ] 1. 氧的单质及双氧水的结构、制备和性质 2. 硫的单质及重要化合物的结构和性质 [ 教学时数 ] 6 学时 [ 教学内容 ] 1. 氧族元素的通性 2. 氧及其化合物 3. 硫及其化合物 15-3 硫及其化合物 一、硫的单质 1 、硫的同素异形体 单质硫有多种同素异形体，其中最常见的是斜方硫和单斜硫。 斜方硫亦称为菱形硫或α - 硫，单斜硫又叫β - 硫。斜方硫在 368.4K 以下稳定，单斜硫在 368.4K 以上稳定。 368.4K 是这两种变体的转变温度。 斜方硫是室温下唯一稳定的硫的存在形式，所有其它形式的硫在放置时都会转变成晶体的斜方硫。 斜方硫和单质硫都易溶于 CS 2 中，都是由 S 8 环状分子 ( 皇冠构型 ) 组成的，在这个环状分子中，每个 S 原子采取 sp 3 杂化态，与另外两个硫原子形成共价单键相联结。在此构型中键长是 206pm ，内键角为 108 ° ，两个面之间的夹角为 98 ° 。 2 、物理性质 硫为黄色晶状固体，熔点为 385.8K （斜方硫）和 392K （单斜硫），沸点 717.6K ，密度为 ( 斜方硫 ) 和（单斜硫）。它的导热性和导电性都很差，性松脆，不溶于水，能溶于 CS 2 中。从 CS 2 中再结晶，可以得到纯度很高的晶状硫。 硫在熔化时， S 8 环状分子破裂并发生聚合作用，形成很长的硫链。此时液态硫的颜色变深，粘度增加。温度高于 563K 时，长硫链就会断裂成较小的短链分子，所以粘度下降。当温度达到 717.6K 时，硫开始沸腾，硫变成蒸气，蒸气中有 S 8 、 S 6 、 S 4 、 S 2 等分子存在。在 1473K 以上时，硫蒸气离解成 S 原子。 若把熔融的硫急速倾入冷水中，缠绕在一起的长链状的硫被固定下来，成为能拉伸的弹性硫。但放置后，弹性硫会逐渐转变成晶状硫。弹性硫与晶状硫不同之处在于：晶状硫能溶解在 CS 2 中，而弹性硫只能部分溶解。 3 、化学性质 硫能形成氧化态为 -2 、 +6 、 +4 、 +2 、 +1 的化合物， -2 价的硫具有较强的还原性， +6 价的硫只有氧化性， +4 价的硫既具有氧化性也有还原性。硫是一个很活泼的元素，表现在： (1) 除金、铂外，硫几乎能与所有的金属直接加热化合，生成金属硫化物。 (2) 除稀有气体、碘、分子氮以外，硫与所有的非金属一般都能化合。 (3) 硫能溶解在苛性钠溶液中： 6S + 6NaOH == 2Na 2 S 2 + Na 2 S 2 O 3 + 3H 2 O (4) 硫能被浓硝酸氧化成硫酸： S + 2HNO 3 ( 浓 ) == H 2 SO 4 + 2NO 4 、制备方法 (1) 从黄铁矿提取硫： ?????????????? 3FeS 2 + 12C + 8O 2 == Fe 3 O 4 + 12CO + 6S (2) 弗拉施法提取硫： 用过热水蒸气加热含硫的矿石，使硫熔化，再利用热空气 (2~2.5MPa) 将液态硫压到地表，硫的纯度可达 99.5% 。 (3)H 2 S 催化氧化是制备单质硫： 2H 2 S + O 2 —— 2S + 2H 2 O 原料来源于天然气和各种工业气体中所含的 H 2 S ，催化剂是多孔的氧化铝、三氧化二铁或活性炭。 (4) 以冶炼硫化物矿时所产生的 SO 2 为原料，也可以制得单质硫： ??????????????????? SO 2 + 2H 2 S == 3S + 2H 2 O 将粗硫蒸馏，可以得到更纯净的硫。硫蒸气冷却后形成细微结晶的粉状硫，叫做升华硫。 二、硫的成键特征 S 原子的价电子层结构为 3s 2 3p 4 ，还有可以利用的空 3d 轨道，因此 S 在形成化合物时有如下的价键特征： 1 、形成离子键 S 原子可以从电负性较小的原子接受 2 个电子，形成离子，生成离子型硫化物。 2 、形成共价键 S 原子可以与电负性相近的原子形成共价键，另外它的 3s 和 3p 中的成对电子可以拆开进入它的 3d 空轨道，然后参加成键。根据 S 原子采取的不同杂化态，可以分成五种情况：  sp 杂化 S 原子 sp 杂化，生成 1 个σ键， 1 个π键，有 2 对孤电子对，分子构型为直线形。 S 的氧化数为 +2 。例如 CS 2 ，