Question

为缓解能源危机，能源专家构想出了利用太阳能促使燃料循环的构想图：

当前，科学家还未实现这一构想。但大自然已解决了这个问题，绿色植物的光合作用就是在日光作用下，利用太阳能把CO₂和H₂O转变成能源葡萄糖（可燃烧）：

6CO₂＋6H₂OC₆H₁₂O₆＋6O₂

（1）如上述构想成立，试写出有关反应的化学方程式。                     

（2）实现上述构想的关键问题是什么？

Answer 1

解析：能源问题是化学与社会中的重要一项。太阳能是一种巨大、无污染、洁净、安全，同时也是最经济的自然资源。太阳的中心温度高达4×10⁷ ℃,在其内部，持续发生着使氢转变为氦的聚合反应。太阳向宇宙太空发出的能量约为36×10²⁵ J·s^－1，这个能量大得惊人，可在1 min 内蒸干地球上所有的海洋和江湖。

光合作用几乎是地球上唯一能利用光能把无机物合成为贮能有机物的作用。能源问题中太阳能的开发利用中的关键问题是如何使某些物质吸收光能，而这必须使用特殊材料作“载体”，故“人工叶绿素”就成为当前能源科学家研究开发的热点。

例如：2H₂＋O₂2H₂O，利用太阳能，可将H₂O变回H₂和O₂（2H₂O2H₂↑＋O₂↑）。

日本科学家曾利用铀和氧化钛制得一种粉状“人工叶绿素”，放入水中，再加入少量切碎的绿色植物，再以阳光照射，使其源源不断地产生H₂。

答案：（1）2CO₂2CO＋O₂

2H₂O2H₂＋O₂

CO₂＋2H₂OCH₄＋2O₂

2CO₂＋4H₂O2CH₃OH＋3O₂

2N₂＋6H₂O4NH₃＋3O₂

……

（2）问题的关键是如何使燃烧产物吸收太阳能，故需要研制新型高效吸收材料（人工叶绿素），即能源问题转变成为材料问题。