摘要:16.太阳能发电和阳光分解水制氢.是清洁能源研究的主攻方向.研究工作之一集中在n-型半导体光电化学电池方面.下图是n-型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图.图中的半导体导带(未充填电子的分子轨道构成的能级最低的能带)与价带(已充填价电子的分子轨道构成的能级最高的能带)之间的能量差DE( = E c - E v)称为带隙.图中的e-为电子.h+为空穴. 瑞士科学家最近发明了一种基于图2所示原理的廉价光电化学电池装置.其半导体电极由两个光系统串联而成.系统一由吸收蓝色光的WO3纳米晶薄膜构成,系统二吸收绿色和红色光.由染料敏化的TiO2纳米晶薄构成.在光照下.系统一的电子(e-)由价带跃迁到导带后.转移到系统二的价带.再跃迁到系统二的导带.然后流向对电极.所采用的光敏染料为配合物RuL2(SCN)2.其中中性配体L为4,4´-二羧基-2,2´-联吡啶. (1) 指出配合物RuL2(SCN)2中配体L的配位原子和中心金属原子的配位数. (2) 推测该配合物的分子结构.并用代表L.画出该配合物及其几何结构示意图. (3) 画出该配合物有旋光活性的键合异构体. (4) 分别写出半导体电极表面和对电极表面发生的电极反应式.以及总反应式. (5) 已知太阳光能量密度最大的波长在560nm附近.说明半导体电极中TiO2纳米晶膜必须添加光敏剂的原因. (6) 说明TiO2和配合物RuL2(SCN)2对可见光的吸收情况.推测该配合物的颜色. (7) 该光电化学电池装置所得产物可用于环保型汽车发动机吗?说明理由.

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中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%.
(1)有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是______
A.电解水制氢:2H2O   2H2↑+O2↑
B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2↑
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O  2H2↑+O2↑
D.天然气制氢:CH4+H2O  CO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.
①从3min到9min,v(H2)=______mol?L-1?min-1.
②能说明上述反应达到平衡状态的是______(填编号).
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)工业上,CH3OH也可由CO和H2合成.参考合成反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数:
温度/℃100200300400
平衡常数667131.9×10-22.4×10-41×10-5
下列说法正确的是______.
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应△S<0
C.在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1mol CO和0.2mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5Mpa)和250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高.
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(8分)中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。

(1)有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是            

A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑

B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2↑

C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑

D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2

(2)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H=-49.0kJ·mol-1,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图所示。

①从3 min到9 min,v(H2)=________mol·L-1·min-1。

②能说明上述反应达到平衡状态的是____________(填编号)。

A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)

B.混合气体的密度不随时间的变化而变化

C.单位时间内消耗3mol H2,同时生成1mol H2O 

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

(3)工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数:

温度/℃

0

100

200

300

400

平衡常数

667

13

1.9×10-2

2.4×10-4

1×10-5

下列说法正确的是_____。

A.该反应正反应是放热反应

B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行,说明该反应△S<0

C.在T℃时,1L密闭容器中,投入0.1mol CO和0.2 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100

D.工业上采用稍高的压强(5Mpa)和250℃,是因为此条件下,原料气转化率最高

 

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