Сера и её соединения: от жёлтого порошка до серной кислоты

Сера и её соединения — одна из самых насыщенных тем 9 класса: один элемент даёт целую цепочку веществ — простое вещество S, сероводород H₂S, два оксида SO₂ и SO₃ и серную кислоту H₂SO₄. На ОГЭ по этой цепочке проверяют сразу несколько навыков: степени окисления, свойства оксидов и кислот, качественные реакции. Разбираем всю цепочку по порядку.

Сера как элемент: место в таблице и степени окисления

Сера — элемент VIA группы, порядковый номер 16, сосед кислорода по группе. На внешнем уровне шесть электронов, до завершения не хватает двух.

Рабочие степени окисления серы:

• −2 — сероводород H₂S и сульфиды;
• 0 — простое вещество S;
• +4 — оксид SO₂, сернистая кислота, сульфиты;
• +6 — оксид SO₃, серная кислота, сульфаты.

Эта лесенка −2 → 0 → +4 → +6 — ключ ко всей теме: почти любое задание про серу сводится к вопросу, на какой ступеньке она стоит и куда шагает в реакции.

🖼️ КАРТИНКА: лесенка из четырёх ступеней со степенями окисления серы −2, 0, +4, +6; на ступенях подписаны вещества H₂S, S, SO₂ (и H₂SO₃), SO₃ (и H₂SO₄); стрелка вверх подписана «окисление», стрелка вниз — «восстановление» — подпись: Лесенка степеней окисления серы: вся тема на одной схеме

Простое вещество — жёлтые хрупкие кристаллы, в воде не растворяются. У серы несколько аллотропных модификаций (ромбическая, моноклинная, пластическая) — так же, как у углерода есть графит и алмаз.

Реакции простого вещества: сера — окислитель и восстановитель

У серы в простом веществе степень окисления 0 — середина лесенки, поэтому она умеет и принимать электроны, и отдавать.

С металлами сера — окислитель (уходит в −2):

Fe + S → FeS — при нагревании железо с серой образуют сульфид железа(II).

Hg + S → HgS — идёт даже при комнатной температуре; поэтому просыпанную ртуть из разбитого термометра засыпают порошком серы.

С кислородом сера — восстановитель (уходит в +4):

S + O₂ → SO₂ — сера горит синеватым пламенем, образуя сернистый газ.

Сероводород и сульфиды: газ с запахом тухлых яиц

Сероводород H₂S — бесцветный ядовитый газ с узнаваемым запахом тухлых яиц. Он и правда образуется при гниении белков — отсюда запах испорченного яйца.

Раствор сероводорода в воде — слабая сероводородная кислота. Её соли называются сульфидами.

Качественная реакция на сульфид-ион — растворимые соли свинца:

Pb²⁺ + S²⁻ → PbS↓

Выпадает чёрный осадок сульфида свинца.

Сероводород коварен: обоняние быстро привыкает к запаху, и человек перестаёт его замечать. Поэтому любые опыты с H₂S — только в вытяжном шкафу школьной лаборатории.

Оксиды серы: SO₂ и SO₃ — в чём разница?

Оба оксида — кислотные: реагируют с водой, щелочами и основными оксидами. Разница — в степени окисления серы и в кислоте, которую они дают.

Оксид	Степень окисления серы	Кислота	Соли
SO₂ сернистый газ	+4	H₂SO₃ сернистая (слабая, неустойчивая)	сульфиты
SO₃ серный ангидрид	+6	H₂SO₄ серная (сильная)	сульфаты

SO₂ — бесцветный газ с резким запахом, продукт горения серы: SO₂ + H₂O → H₂SO₃. Попадая в атмосферу с выбросами, сернистый газ становится причиной кислотных дождей.

SO₃ с водой реагирует бурно: SO₃ + H₂O → H₂SO₄. На этой реакции держится промышленное производство серной кислоты: сначала получают SO₂, окисляют его до SO₃, затем превращают в кислоту.

Серная кислота: обзор свойств без зубрёжки

Серная кислота H₂SO₄ — сильная двухосновная кислота и один из самых востребованных продуктов химической промышленности. Разбавленная серная кислота ведёт себя как типичная кислота:

• с металлами левее водорода: Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑;
• с основными оксидами: CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O;
• с основаниями: 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O — реакция нейтрализации;
• с солями более слабых кислот: Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O + CO₂↑.

Концентрированная серная кислота — отдельная история: она жадно отнимает воду и с металлами реагирует без выделения водорода. В 9 классе достаточно помнить сам факт: свойства концентрированной и разбавленной кислоты различаются.

Качественная реакция на сульфат-ион — растворимые соли бария:

Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄↓

Белый осадок сульфата бария не растворяется ни в воде, ни в кислотах — по этому признаку сульфаты и опознают. Остальные реакции-опознаватели собраны в таблице качественных реакций ОГЭ.

Где серная кислота работает в жизни — от автомобильного аккумулятора до производства удобрений — и почему её называют «хлебом химической промышленности», разобрано в отдельной статье: для чего используется серная кислота.

Осадки и газы из этой темы — половина экспериментальных заданий экзамена. Увидеть их заранее можно в наборе для подготовки к ОГЭ: 31 реактив под темы 9 класса, включая качественные реакции.

Сера в природе и в жизни

Сера — один из немногих элементов, которые встречаются в природе в чистом виде: самородную серу добывают возле вулканов. Ещё больше её в минералах: пирит FeS₂ («золото дураков», блестит как настоящее золото) и гипс — сульфат кальция.

Работа для серы находится повсюду:

• вулканизация резины — сера сшивает молекулы каучука, превращая липкую массу в упругие шины;
• спички — сера входит в состав головки;
• серная кислота — главный продукт из серы: аккумуляторы, удобрения, очистка металлов;
• медицина и сельское хозяйство — серосодержащие препараты защищают растения от грибков.

Частые ошибки

• Путают сульфид, сульфит и сульфат. Сульфид S²⁻ — от сероводородной кислоты, сульфит SO₃²⁻ — от сернистой, сульфат SO₄²⁻ — от серной. Одна буква меняет вещество целиком.
• «SO₂ и SO₃ — почти одно и то же». Разные степени окисления и разные кислоты: +4 даёт сернистую, +6 — серную.
• Cu + разбавленная H₂SO₄ → водород. Медь стоит правее водорода: с разбавленной серной кислотой реакции нет.
• «H₂S — сильная кислота». Сероводородная кислота слабая. Сильная в этой теме одна — серная.
• Сульфаты проверяют нитратом серебра. Реактив на сульфат-ион — катион бария Ba²⁺; серебро оставь для хлоридов.

Частые вопросы о сере и её соединениях

Почему сера бывает и окислителем, и восстановителем?

У простого вещества степень окисления 0 — промежуточная. С металлами и водородом сера принимает электроны (окислитель), с кислородом — отдаёт (восстановитель).

Как отличить сульфат от сульфита?

Оба дают белый осадок с солями бария, поэтому дальше добавляют сильную кислоту: осадок сульфита растворится с выделением резко пахнущего SO₂, а сульфат бария в кислоте не растворяется.

Откуда берутся кислотные дожди?

При сжигании топлива с примесями серы в атмосферу попадает SO₂. Он соединяется с водой в облаках, образуя кислоту, — и дождь становится кислым, разъедая металл и разрушая памятники.

Почему серную кислоту называют «хлебом химической промышленности»?

Без неё не работает почти ни одно химическое производство: удобрения, аккумуляторы, очистка нефтепродуктов, получение других кислот. По объёму выпуска серной кислоты раньше даже судили о развитии промышленности страны.

Чем опасен сероводород?

Это ядовитый газ, к запаху которого обоняние быстро привыкает — человек перестаёт чувствовать опасность. Все опыты с сероводородом проводят только под вытяжкой в лаборатории.

Что дальше

Цепочка S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ — готовый скелет ответа на добрую часть заданий про серу: определи ступеньку, запиши переход, назови соль. Предыдущая тема программы — галогены, следующая — азот и аммиак. Полный маршрут по темам года — в путеводителе химия 9 класс.

Чтобы качественные реакции на сульфиды и сульфаты не остались строчками в таблице — набор для подготовки к ОГЭ: 31 реактив, настоящие осадки и окрашивания у тебя на столе.

🎁 ЛИД-МАГНИТ: PDF-шпаргалка «Сера и её соединения: лесенка степеней окисления + все реакции темы на одном листе» — подпишись на @ximi4kapublic и забери.