【プロ講師解説】このページでは『硫黄の単体と化合物の性質・製法』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。
硫黄の単体
硫黄の単体には斜方硫黄S8・単斜硫黄S8・ゴム状硫黄Sの3種類が存在する。
これら3つは、同じ硫黄元素からできているため同素体の関係にあるが、様々な点で違いがある。
| 斜方硫黄 | 単斜硫黄 | ゴム状硫黄 | |
|---|---|---|---|
| 化学式 | S8 | S8 | S |
| 構造 | 
環状 |
環状 |
高分子 |
| 特徴 |
|
|
|
硫黄の単体として一番基本的なのは斜方硫黄。黄色の八面体状結晶で非常に安定している。
単斜硫黄は黄色の針状結晶で不安定なため、常温で放置するとより安定な斜方硫黄に変化する。
ゴム状硫黄は名前の通りゴム状で弾性がある。
また、斜方硫黄と単斜硫黄は”分子”なので化学式S8で表され、ゴム状硫黄は”高分子（Sが無数に繋がったもの）”なので組成式Sで表される。
硫黄の水酸化物（硫化水素）
②2価の弱酸
③還元剤
④製法：硫化鉄に塩酸を加える
硫黄の水素化物として有名なのは硫化水素H2Sである。硫化水素H2Sの重要ポイントは4つ。
①無色/腐卵臭
硫化水素H2Sは無色で刺激臭の一種である腐卵臭という臭いがする。
※気体の色・臭いについて詳しくは気体の性質（色・臭い・毒性・水溶液の液性など）を参照
②2価の弱酸
硫化水素は水に溶けて次のように電離し2価の弱酸として働く。
H_{2}S → 2H^{+} + S^{2-}
\]
③還元剤
硫化水素H2Sは酸化還元反応において還元剤として働く。
H_{2}S → S + 2H^{+} + 2e^{-}
\]
④製法：硫化鉄に塩酸を加える
硫化水素H2Sを作る際は硫化鉄FeSに塩酸HClを加える。
FeS + 2HCl → FeCl_{2} + H_{2}S
\]
この反応は弱酸遊離反応の一種である。
※弱酸遊離反応について詳しくは【弱酸・弱塩基遊離反応】原理や公式、反応式の作り方などを参照
硫黄の酸化物（二酸化硫黄）
②2価の弱酸
③酸化剤にも還元剤にもなる
④製法1：銅に濃硫酸を加えて加熱する
⑤製法2：亜硫酸ナトリウムに希硫酸を加える
硫黄の酸化物として有名なのは二酸化硫黄SO2である。二酸化硫黄SO2に関する重要ポイントは5つ。
①無色/刺激臭
二酸化硫黄SO2は無色で刺激臭をもつ。
②2価の弱酸
二酸化硫黄SO2は水に溶けて亜硫酸となり電離して2価の弱酸として働く。
SO_{2} + H_{2}O → H_{2}SO_{3}\\
H_{2}SO_{3} → SO_{3}^{2-} + 2H^{+}
\]
③酸化剤にも還元剤にもなる
二酸化硫黄SO2は酸化還元反応の中で酸化剤としても還元剤としても働く。
【還元剤】SO_{2} + 2H_{2}O → SO_{4}^{2-} + 4H^{+} + 2e^{-}\\
【酸化剤】SO_{2} + 4H^{+} + 4e^{-} → S + 2H_{2}O
\]
④製法1：銅に濃硫酸を加えて加熱する
銅Cuに濃硫酸H2SO4を加えて加熱する。
⑤製法2：亜硫酸ナトリウムに希硫酸を加える
亜硫酸ナトリウムNa2SO3に希硫酸H2SO4を加える。
Na_{2}SO_{3}+H_{2}SO_{4}→Na_{2}SO_{4}+\underbrace{ SO_{2}+H_{2}O }_{ H_{2}SO_{3} }
\]
硫黄のオキソ酸（硫酸）
②酸化剤として働く
③吸湿性がある
④不揮発性がある
⑤脱水作用がある
⑥工業的製法：接触法
硫黄を含むオキソ酸として有名なのは硫酸H2SO4である。硫酸H2SO4に関する重要ポイントは6つ。
①2価の強酸
硫酸H2SO4は2価の強酸として働く。
H_{2}SO_{4} → 2H^{+} + SO_{4}^{2-}
\]
②酸化剤として働く
硫酸H2SO4は酸化剤として働くこともある。
H_{2}SO_{4} + 2H^{+} + 2e^{-} → SO_{2} + 2H_{2}O
\]
③吸湿性がある
硫酸H2SO4は吸湿性をもつため酸性の乾燥剤として用いられる。
※乾燥剤について詳しくは【乾燥剤】酸性・中性・塩基性の乾燥剤一覧や分類・仕組みなどを参照
④不揮発性がある
硫酸H2SO4は不揮発性という性質をもつ。
この性質を生かして揮発酸の生成反応に用いられる。
※揮発性酸遊離反応について詳しくは揮発性酸遊離反応（原理・例・濃硫酸を使う理由など）を参照
⑤脱水作用がある
硫酸H2SO4は脱水作用をもつ。
以下は、有名な「エタノールの脱水によるエチレンの生成反応」である。
C_{2}H_{5}OH → C_{2}H_{4} + H_{2}O
\]
⑥工業的製法：接触法
硫酸H2SO4を工業的に作る際には接触法という方法を用いる。
※接触法について詳しくは接触法（濃硫酸の工業的製法・仕組み・反応式・触媒など）を参照
硫黄に関する演習問題
硫黄の単体には３種類の同素体が存在する。それらの中で最も安定したものを【１】という。【１】を高温（約120℃）で熱し、それを冷やすと針状結晶の【２】が得られる。また、【１】を非常に高温（約250℃）で熱し、それを冷水の中に入れて急冷（急激に冷やすこと）すると【３】が得られる。ちなみに、【１】・【２】・【３】はいずれも【４】色である。
斜方硫黄と単斜硫黄は分子のため化学式【１】で表され、ゴム状硫黄は高分子（Sが無数に繋がったもの）であるため組成式【２】で表される。
硫化鉄FeSに塩酸HClを加えると【１】が生成する。
硫化水素H2Sは【１】色で刺激臭の一種である【２】という臭いがする。
硫化水素H2Sは水に溶けて電離し【１】価の【２（強or弱）】酸として働く。また、【３（酸化or還元）】剤として働くこともある。
【１】は銅Cuに濃硫酸H2SO4を加えて加熱する、又は亜硫酸ナトリウムNa2SO3に希硫酸H2SO4を加えることにより生成する。
二酸化硫黄を作る際は、銅Cuに濃硫酸H2SO4を加えて加熱する。
また、亜硫酸ナトリウムNa2SO3に希硫酸H2SO4を加えることでも得られる。
Na_{2}SO_{3}+H_{2}SO_{4}→Na_{2}SO_{4}+\underbrace{ SO_{2}+H_{2}O }_{ H_{2}SO_{3} }
\]
二酸化硫黄SO2は【１】色で【２】臭をもつ。また、水に溶けて亜硫酸となり電離して【３】価の【４（強or弱）】酸として働く。
二酸化硫黄SO2が酸化剤、還元剤として働くときの半反応式をそれぞれ書け。
硫黄を含むオキソ酸として有名な硫酸H2SO4は【１】により作られる。
硫酸H2SO4は【１】価の【２（強or弱）】酸として働く。また、【３（酸化or還元）】剤として働くこともある。
硫酸は吸湿性をもつため酸性の【１】として用いられる。
硫酸は気体になりにくく（＝【１】性）、【２】作用をもつ。
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・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター
数百名の個別指導経験あり（過去生徒合格実績：東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など）
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆
著者紹介詳細