Question

【题目】研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储，过程如下：

请回答下列问题：

(1)反应I的化学方程式为_____________________________________。1mol H2SO4(液)分解成气态物质需要吸收的能量是275.5kJ，硫的燃烧热为297 kJ·mol-1，则反应Ⅱ的热化学方程式为________________________________。

(2)单质硫也可以生成多硫化物实现能量间的转化。

①钠硫电池是一种新型高能电池，总反应为2Na+xS Na2Sx，该电池工作时的正极反应式为____________________，给该电池充电时，钠电极应与外电源的____________(填“正”或“负”)极相连接。

②多硫化合物H2S2O8中S的化合价为+6，分子中过氧键的数目为______________________。

③在碱性溶液中，多硫离子Sx2-被BrO氧化成SO，被还原成Br-。该反应的离子方程式是________________________。

Answer 1

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

【解析】

（1）由图可知，反应I为H2SO4分解为O2、SO2、H2O，故该反应方程式为：2H2SO4=2SO2+2H2O+O2；由题可知，反应I的热化学方程式为：2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) △H=+551kJ/mol，设S的燃烧热方程式为反应IV：S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=-297kJ/mol，由盖斯定律可知反应II的热化学方程式=-（反应I+反应IV），故反应II的热化学方程式为3SO2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）+S（s）△H=-254kJ/mol；

（2）①由总反应方程式可知，正极为S得到电子，故正极反应式为：xS+2e-=Sx2-；电池放电时，钠电极为负极，发生氧化反应，故充电时应与外接电源的负极连接；

②H2S2O8中S的化合价为+6，H为+1，即8个O的总化合价为-14，故8个O中有两个氧原子为-1价，因此该分子中过氧键的数目为1；

③Sx2-中S的平均化合价为，反应后升高到+6，1mol Sx2-反应后化合价变化（6x+2），BrO3-中Br的化合价为+5，反应后降低为-1价，1mol BrO3-反应后化合价变化6，根据氧化还原反应过程中得失电子守恒以及溶液为碱性综合配平可得：3 Sx2-+6（x-1）OH-+（3x+1）BrO3-=3xSO42-+（3x+1）Br-+3（x-1）H2O。