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非金属元素硫在中学教材中作为重点元素学习,它的化合物也是学生们比较熟悉的内容,如硫酸、硫酸盐、硫的氧化物等。硫的氧化物包含S2O、S2O3、SO2、SO3、S2O7和SO4等多种,其中SO2和SO3是中学化学教材中重点介绍的两种硫的氧化物。
SO2在通常状况下为无色有刺激性气味的气体,而SO3在通常状况下的状态却常常被学生搞错,解决问题时,学生经常误以为是气体。依据中学教材中的编注,SO3的熔点为16.8℃,沸点为44.8℃。一些教师在讲解时,常说标准状态下,SO3为固体,在室温条件下为液体。这种说法是否准确?下面通过实验和理论两方面进行探讨。
一、实验证明
将分别盛有NO2(红棕色气体)和SO2的两个集气瓶口对口放置使其充分混合,立即可观察到集气瓶内的红棕色逐渐变浅,甚至褪去。在集气瓶内壁上有大量白色的固体附着。接着、向集气瓶内加入适量水,固体全部溶解且温度升高。取瓶中溶液少许于试管中,并向试管中加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液,可观察到有白色沉淀产生。
以上实验现象可以简单的解释为:NO2具有氧化性,常温下将SO2氧化为SO3;SO3溶于水形成硫酸H2SO4,加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液后得到白色BaSO4沉淀。
实验证明,在通常状态下,集气瓶内壁附着的固体为三氧化硫SO3。那么能否认为通常状态下SO3就是固体吗?
二、理论依据
为什么在通常状态下SO3是固体呢?查询高等教育出版社《无机化学》一书,有以下叙述:在一定条件下,无色的气态SO3主要以单分子存在,分子构型为平面三角型,硫原子位于三角形中心,sp2杂化轨道分别与三个氧原子形成三个O键和一个4原子6电子的离域键。只有非常纯净的SO3分子在常温下才能保持液态。
SO3固体在通常状况下为三种晶型变体的混合物,它们都是聚合体,即(SO3)n,分别用a、b、y标记:1.y-SO3为具有类似于冰的环状结构的三聚体。
3个S原子和3个O原子形成六圆环。冷却纯净的液体SO3至y-SO3,即凝固为,其结构为:
2.b-SO3,是SO3分子在适量水存在条件下聚合而成的,具有类似于石棉的链状结构。
是有许多SO4四面体单元批次连接起来形成螺旋状长链,即(SO3)n多聚体,其熔点为,其结构为:
3.a-SO3,具有类似于石棉的外观,是由与b-SO3相似的链相互交错形成的层状结构。它是三种变体中最稳定的一种,其熔点高达62.7℃,结构最复杂。
三、总结
所以在通常情况下,y-SO3((SO3)3)为液态,b-SO3和a-SO3为固态。由于SO3常以三种变体的混合存在,使得通常情况下SO3为固态。而高中化学教材中所编注的SO3的熔点为16.8℃,沸点为44.8℃的是y-SO3,是SO3的三聚体。
中学教材适用的对象是中学生,由于中学生的认知能力和知识水平有限,教材中的某些内容和概念是分阶段介绍的,因此教师在利用教材时,应准确把握,要站在一定的高度上认识,对于中学阶段不确定的概念千万不能下定论。对于接受能力较强的学生,教给其深入探索的方法,充分发挥学生的个性与潜力,这样更能体现课改教材的新思想。
(作者单位:河南省平顶山市郏县第一高级中学)
SO2在通常状况下为无色有刺激性气味的气体,而SO3在通常状况下的状态却常常被学生搞错,解决问题时,学生经常误以为是气体。依据中学教材中的编注,SO3的熔点为16.8℃,沸点为44.8℃。一些教师在讲解时,常说标准状态下,SO3为固体,在室温条件下为液体。这种说法是否准确?下面通过实验和理论两方面进行探讨。
一、实验证明
将分别盛有NO2(红棕色气体)和SO2的两个集气瓶口对口放置使其充分混合,立即可观察到集气瓶内的红棕色逐渐变浅,甚至褪去。在集气瓶内壁上有大量白色的固体附着。接着、向集气瓶内加入适量水,固体全部溶解且温度升高。取瓶中溶液少许于试管中,并向试管中加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液,可观察到有白色沉淀产生。
以上实验现象可以简单的解释为:NO2具有氧化性,常温下将SO2氧化为SO3;SO3溶于水形成硫酸H2SO4,加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液后得到白色BaSO4沉淀。
实验证明,在通常状态下,集气瓶内壁附着的固体为三氧化硫SO3。那么能否认为通常状态下SO3就是固体吗?
二、理论依据
为什么在通常状态下SO3是固体呢?查询高等教育出版社《无机化学》一书,有以下叙述:在一定条件下,无色的气态SO3主要以单分子存在,分子构型为平面三角型,硫原子位于三角形中心,sp2杂化轨道分别与三个氧原子形成三个O键和一个4原子6电子的离域键。只有非常纯净的SO3分子在常温下才能保持液态。
SO3固体在通常状况下为三种晶型变体的混合物,它们都是聚合体,即(SO3)n,分别用a、b、y标记:1.y-SO3为具有类似于冰的环状结构的三聚体。
3个S原子和3个O原子形成六圆环。冷却纯净的液体SO3至y-SO3,即凝固为,其结构为:
2.b-SO3,是SO3分子在适量水存在条件下聚合而成的,具有类似于石棉的链状结构。
是有许多SO4四面体单元批次连接起来形成螺旋状长链,即(SO3)n多聚体,其熔点为,其结构为:
3.a-SO3,具有类似于石棉的外观,是由与b-SO3相似的链相互交错形成的层状结构。它是三种变体中最稳定的一种,其熔点高达62.7℃,结构最复杂。
三、总结
所以在通常情况下,y-SO3((SO3)3)为液态,b-SO3和a-SO3为固态。由于SO3常以三种变体的混合存在,使得通常情况下SO3为固态。而高中化学教材中所编注的SO3的熔点为16.8℃,沸点为44.8℃的是y-SO3,是SO3的三聚体。
中学教材适用的对象是中学生,由于中学生的认知能力和知识水平有限,教材中的某些内容和概念是分阶段介绍的,因此教师在利用教材时,应准确把握,要站在一定的高度上认识,对于中学阶段不确定的概念千万不能下定论。对于接受能力较强的学生,教给其深入探索的方法,充分发挥学生的个性与潜力,这样更能体现课改教材的新思想。
(作者单位:河南省平顶山市郏县第一高级中学)