ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 11 класс · § 32
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 32. Элементы VIА-группы. Кислород и сера

Почему кислород и сера имеют сходство по группе, но разные структуры и свойства?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему кислород и сера имеют сходство по группе, но разные структуры и свойства?

Исследуем вместе

Меняем партнёра — меняется роль серы

Переключай стадии. На схеме выделяется текущая форма вещества, а подпись у стрелки объясняет, какое условие связывает её со следующей.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

01

Шесть внешних электронов и разные степени

Сера имеет атомный номер 16 и распределение электронов 2, 8, 6. Она расположена в третьем периоде, группе 16. В соединениях с более электроположительными элементами обычно имеет степень окисления −2, а с кислородом — положительную.

СоединениеСтепень окисления SПроверка
H₂S−22 · (+1) − 2 = 0
SO₂+4+4 + 2 · (−2) = 0
SO₃+6+6 + 3 · (−2) = 0

В H₂S сера имеет −2, в SO₂ +4, в SO₃ и H₂SO₄ +6. Эти числа являются условным электронным учётом и не означают наличие свободных ионов S⁶⁺ внутри молекулы. Их используют для сравнения превращений.

Сера может проявлять отрицательные и положительные степени окисления. Их находят из баланса условных зарядов соединения.

02

Кислород реагирует с простыми веществами

Кислород взаимодействует со многими металлами и неметаллами. При горении магния образуется MgO, при горении серы — SO₂, при полном сгорании углерода — CO₂. Условия и состав продуктов определяют для конкретной реакции.

Магний и кислород
2Mg + O₂ → 2MgO · Оксид магния
Сера и кислород
S + O₂ → SO₂ · Оксид серы(IV)
Углерод и кислород
C + O₂ → CO₂ · Оксид углерода(IV)
Как это понимать

В каждом примере кислород входит в состав нового сложного вещества. Уравнение 2Mg + O₂ → 2MgO показывает сохранение двух атомов Mg и двух атомов O. Наблюдаемые признаки — свет, тепло, изменение вида — сопровождают перестройку состава.

Кислород образует соединения со многими простыми веществами. Формулу продукта определяют для конкретного превращения.

Кристалл серы

Сера — пример твёрдого простого вещества неметалла.

Aram Dulyan · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Периодическая система химических элементов

В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.

Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

С металлом сера принимает электроны

При взаимодействии Fe с S образуется FeS. Железо меняет степень окисления с 0 до +2, сера — с 0 до −2. Значит, металл является восстановителем, а сера — окислителем. Продукт относится к сульфидам.

Наглядное объяснение

Один элемент может принимать и отдавать электроны

S⁰

Один элемент может принимать и отдавать электроныС железомFe + S → FeSСера: 0 → −2; принимает e⁻С кислородомS + O₂ → SO₂Сера: 0 → +4; отдаёт e⁻S⁰

Это две разные реакции простого вещества. Для получения SO₃ сначала рассматривают дальнейшее окисление SO₂.

С водородом образуется H₂S, где сера тоже имеет −2. В этих реакциях сера взаимодействует с менее электроотрицательными партнёрами. Само слово «неметалл» не означает, что вещество всегда только отдаёт или только принимает электроны.

Подробности: понятия и примеры
Реакция
Fe + S → FeS
Окисление
Fe⁰ → Fe²⁺ + 2e⁻
Восстановление
S⁰ + 2e⁻ → S²⁻

В реакции с железом сера служит окислителем. Сульфиды содержат серу в степени окисления −2.

04

С кислородом роль серы меняется

При горении серы образуется преимущественно SO₂: S + O₂ → SO₂. Сера повышает степень окисления до +4 и выступает восстановителем. Кислород, напротив, понижает её с 0 до −2.

  1. S⁰

    Простое вещество

  2. SO₂

    Сера +4; кислотный оксид

  3. SO₃

    Сера +6; дальнейшее окисление

  4. H₂SO₄

    Серная кислота, S +6

SO₂ может затем окисляться до SO₃ при подходящих условиях. Эта последовательность лежит в основе получения серной кислоты. Она показывает, как один элемент связывает простое вещество, кислотные оксиды и кислоту в цепочку. O₂ и O₃ — аллотропные формы кислорода, а сера образует разные структуры, часто с кольцами S₈. В O₂ связь кратная, молекулы S₈ крупнее и сильнее взаимодействуют между собой, поэтому при обычных условиях кислород — газ, а сера — твёрдое вещество. Сера может окисляться до +4 и +6 или восстанавливаться до −2; кислород в большинстве реакций играет роль окислителя, но с F₂ исключение.

При горении сера является восстановителем. Окисление серы связывает её простое вещество с кислотными соединениями.

Соберём главное

Шесть выводов

01Сера может проявлять отрицательные и положительные степени окисления. Их находят из баланса условных зарядов соединения.
02Кислород образует соединения со многими простыми веществами. Формулу продукта определяют для конкретного превращения.
03В реакции с железом сера служит окислителем. Сульфиды содержат серу в степени окисления −2.
04При горении сера является восстановителем. Окисление серы связывает её простое вещество с кислотными соединениями.
05Пластическая сера содержит цепочечные фрагменты и со временем изменяет структуру. Аллотропия не является смесью разных элементов: меняются связи и упаковка атомов одного элемента.
06SO₂ может затем окисляться до SO₃ при подходящих условиях. Эта последовательность лежит в основе получения серной кислоты.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Атомный номер серы?
2. Внешних электронов у S?
3. Степень S в H₂S?
4. Степень S в SO₂?
5. Степень S в H₂SO₄?
6. Обычная молекула кристаллической серы?
7. Почему O₂ и O₃ — разные простые вещества?
8. При обычных условиях сера обычно…
9. Сера в реакции с Fe принимает электроны и является…
10. Какое исключение для кислорода верно?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 32. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 32. Элементы VIА-группы. Кислород и сера.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

OpenStax: Chemistry 2e
↑

Загрузка прогресса…