酸素・硫黄とその化合物

20分 Part 3 / Ch5 / Lesson 3

前提レッスン: 3-5-1

到達目標

酸素の同素体:

$\mathrm{3O_2 \xrightarrow{紫外線} 2O_3}$

オゾンは成層圏で紫外線を吸収し、地上の生命を守ります。

オゾンの検出: ヨウ化カリウムデンプン紙 → 青紫色

$\mathrm{O_3 + 2KI + H_2O \rightarrow I_2 + 2KOH + O_2}$

名称	分子式/構造	結晶系	特徴
斜方硫黄	S₈ (環状)	斜方晶	常温で最も安定
単斜硫黄	S₈ (環状)	単斜晶	95.5℃以上で安定
ゴム状硫黄	S (鎖状)	非晶質	弾性あり、二硫化炭素に不溶

硫黄の同素体

濃硫酸の3つの性質:

$\mathrm{NaCl + H_2SO_4 \xrightarrow{加熱} NaHSO_4 + HCl \uparrow}$

希硫酸は普通の強酸として振る舞います（中和、金属との反応など）。

熱濃硫酸は酸化力を持ち、Cu などのイオン化傾向が小さい金属も溶かします:

$\mathrm{Cu + 2H_2SO_4(熱濃) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O}$

接触法の流れ

Q1 常温で最も安定な硫黄の同素体は?

Q2 濃硫酸の吸湿性を利用する用途は?

Q3 接触法で SO₂ → SO₃ に使う触媒は?

問1. 濃硫酸を砂糖にかけると黒くなる。この反応を説明し、関与する濃硫酸の性質を答えよ。

解答・解説

砂糖（スクロース $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}$ ）から水 H₂O の成分（H と O）が奪われ、炭素 C が残ります:

$\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{濃H_2SO_4} 12C + 11H_2O}$

これは濃硫酸の脱水作用によるものです。黒くなるのは炭素が生じるためです。