Question

4．含硫元素的化合物很多，在工业上的应用也很广泛．回答下列问题：
（1）硫在元素周期表中的位置为第三周期第ⅥA族．已知氢硫酸是二元弱酸，写出其电离方程式：H₂S?H⁺+HS^-、HS^-?H⁺+S^2-．
（2）乙硫醇（C₂H₅SH）俗称煤气的“报警器”，有强烈的蒜气味，具有可燃性．乙硫醇中硫元素的化合价为-2，在空气中充分燃烧的化学方程式是2C₂H₅SH+9O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4CO₂+2SO₂+6H₂O．
（3）硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）具有很强的还原性，在溶液中易被Cl₂氧化，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺．
（4）连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）俗称保险粉，是一种强还原剂，可用于除去废水中的重铬酸根离子（Cr₂O₇^2-被转化为Cr³⁺），这是目前除去酸性废水中铬离子的有效方法之一，则每消耗0.1mol保险粉，理论上可以除去Cr₂O₇^2-的物质的量为0.1mol．
（5）由硫和钠反应可制得多硫化钠Na₂S_x，x的值一般为2～6．
①但x=2时，称为过硫化钠，过硫化钠加入盐酸中有硫沉淀析出，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1；
②钠硫高能电池的工作温度为200℃左右，电池反应为2Na+xS═Na₂S_x，正极的电极反应式为xS+2e^-=S_x^2-（或2Na⁺+xS+2e^-=Na₂S_x），与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池4.5倍．

Answer 1

分析 （1）依据硫原子结构判断周期表中的位置，硫化氢是二元弱酸存在两步电离；
（2）乙硫醇（C₂H₅SH）中硫元素化合价类似于乙醇中的氧元素，化合价为-2价，充分燃烧生成二氧化碳、二氧化硫和水；
（3）Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，则氯气被还原为氯离子；
（4）依据连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）被重铬酸根离子（Cr₂O₇^2-被转化为Cr³⁺）氧化为硫酸根离子的反应定量关系计算分析；
（5）①过硫化钠加入盐酸中有硫沉淀析出，Na₂S₂中硫元素为-1价，生成S沉淀为0价，所以还生成硫元素为-2价的H₂S，元素化合价升高的得到氧化产物，元素化合价降低的得到还原产物；
②原电池正极发生得电子的还原反应，结合原电池的构成条件和题意实际情况来分析M的作用，根据铅蓄电池的工作原理和钠硫高能电池的工作原理和电子守恒计算来回答；

解答 解：（1）由硫原子结构中有三个电子层，最外层6个电子，则位于周期表中第三周期ⅥA族，硫化氢是二元弱酸存在两步电离，电离方程式为：H₂S?H⁺+HS^-、HS^-?H⁺+S^2-；
故答案为：第三周期ⅥA族；H₂S?H⁺+HS^-、HS^-?H⁺+S^2-；
（2）乙硫醇（C₂H₅SH）中硫元素化合价类似于乙醇中的氧元素，化合价为-2价，充分燃烧生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应的化学方程式2C₂H₅SH+9O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4CO₂+2SO₂+6H₂O；
故答案为：-2；2C₂H₅SH+9O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$4CO₂+2SO₂+6H₂O；
（3）Na₂S₂O₃还原性较强，在溶液中易被Cl₂氧化成SO₄^2-，则氯气被还原为氯离子，离子反应为S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
故答案为：S₂O₃^2-+4Cl₂+5H₂O═2SO₄^2-+8Cl^-+10H⁺；
（4）连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）被重铬酸根离子（Cr₂O₇^2-被转化为Cr³⁺）氧化为硫酸根离子，除去废水中的重铬酸根离子时保险粉作还原剂，被氧化为SO₄^2-，每摩尔保险粉失6mol电子，而每摩尔Cr₂O₇^2-得6mol电子，所以每消耗0.1mol保险粉，理论上可以除去Cr₂O₇^2-的物质的量为0.1mol；
故答案为：0.1；
（5）①过硫化钠加入盐酸中有硫沉淀析出，Na₂S₂中硫元素为-1价，生成S沉淀为0价，所以还生成硫元素为-2价的H₂S，则反应方程式为：Na₂S₂+2HCl=2NaCl+H₂S↑+S↓，Na₂S₂中硫元素为-1价，降低到-2价，被还原，所以还原产物为H₂S，反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比1：1；
故答案为：1：1；
②正极上硫得电子发生还原反应，所以正极电极反应式为：xS+2e^-═S_x^2-，熔融状态下，Na₂O和Al₂O₃能电离出阴阳离子而使电解质导电，且钠易和硫反应，所以它起到离子导电和隔离作用，钠高能电池中负极为钠，有23g钠消耗释放1mol e^-，则207g钠消耗时转移$\frac{207}{23}$mol e^-，铅蓄电池的电极反应为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O，铅蓄电池中铅是负极，207g铅消耗时转移 2mol e^-，故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的：207÷23÷2=4.5 倍，
故答案为：xS+2e^-=S_x^2-（或2Na⁺+xS+2e^-=Na₂S_x）；离子导电（导电或电解质）和隔离钠与硫；4.5．

点评 本题考查了硫及其化合物性质的分析判断，离子方程式的书写方法，氧化还原反应计算应用，原电池原理的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．