Question

【題目】研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)，過(guò)程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)反應(yīng)I的化學(xué)方程式為_____________________________________。1mol H2SO4(液)分解成氣態(tài)物質(zhì)需要吸收的能量是275.5kJ，硫的燃燒熱為297 kJ·mol-1，則反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式為________________________________。

(2)單質(zhì)硫也可以生成多硫化物實(shí)現(xiàn)能量間的轉(zhuǎn)化。

①鈉硫電池是一種新型高能電池，總反應(yīng)為2Na+xS Na2Sx，該電池工作時(shí)的正極反應(yīng)式為____________________，給該電池充電時(shí)，鈉電極應(yīng)與外電源的____________(填“正”或“負(fù)”)極相連接。

②多硫化合物H2S2O8中S的化合價(jià)為+6，分子中過(guò)氧鍵的數(shù)目為______________________。

③在堿性溶液中，多硫離子Sx2-被BrO氧化成SO，被還原成Br-。該反應(yīng)的離子方程式是________________________。

Answer 1

【答案】2H2SO4=2SO2+2H2O+O2 3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s） △H=-254kJ/mol xS+2e-=Sx2- 負(fù) 1 3 Sx2-+6（x-1）OH-+（3x+1）BrO3-=3xSO42-+（3x+1）Br-+3（x-1）H2O

【解析】

（1）由圖可知，反應(yīng)I為H2SO4分解為O2、SO2、H2O，故該反應(yīng)方程式為：2H2SO4=2SO2+2H2O+O2；由題可知，反應(yīng)I的熱化學(xué)方程式為：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H=+551kJ/mol，設(shè)S的燃燒熱方程式為反應(yīng)IV：S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ/mol，由蓋斯定律可知反應(yīng)II的熱化學(xué)方程式=-（反應(yīng)I+反應(yīng)IV），故反應(yīng)II的熱化學(xué)方程式為3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）△H=-254kJ/mol；

（2）①由總反應(yīng)方程式可知，正極為S得到電子，故正極反應(yīng)式為：xS+2e-=Sx2-；電池放電時(shí)，鈉電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故充電時(shí)應(yīng)與外接電源的負(fù)極連接；

②H2S2O8中S的化合價(jià)為+6，H為+1，即8個(gè)O的總化合價(jià)為-14，故8個(gè)O中有兩個(gè)氧原子為-1價(jià)，因此該分子中過(guò)氧鍵的數(shù)目為1；

③Sx2-中S的平均化合價(jià)為，反應(yīng)后升高到+6，1mol Sx2-反應(yīng)后化合價(jià)變化（6x+2），BrO3-中Br的化合價(jià)為+5，反應(yīng)后降低為-1價(jià)，1mol BrO3-反應(yīng)后化合價(jià)變化6，根據(jù)氧化還原反應(yīng)過(guò)程中得失電子守恒以及溶液為堿性綜合配平可得：3 Sx2-+6（x-1）OH-+（3x+1）BrO3-=3xSO42-+（3x+1）Br-+3（x-1）H2O。