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(其中Z为配位原子),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(白色)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。

11.在NH4Cl水溶液中,用空气氧化碳酸钴(II),可以得到有光泽红色的-氯化物A(Co: NH3:Cl为1:4:1)。在0℃下将固体A加入用HCl气体饱和的无水乙醇中,在室温下有气体迅速放出。将其振摇至不再有气体发生,得到蓝灰色固体B,B是一种混合物。将B过滤,用乙醇洗涤,然后用少量冷水洗涤。所得主要产物再经过一系列提纯步骤,产生紫色晶体C(化学式:CoCl3·4NH3·0.5H2O)。当C在浓盐酸中加热时,可以分离出一种绿色化合物D,经分析为CoCl3·4NH3·HCl·H2O。D可溶于冷水,加浓盐酸就沉淀出来。请回答下列问题:

   (1) A-D分别代表何种化合物?请分别画出C与D中配离子的立体结构。

   (2) 写出并配平所有的化学方程式。

   (3) 试根据C与D中的配离子的立体结构判断它们的极性,并简要说明理由。

(4) 用少量冷水洗涤B的目的何在?浓盐酸在D的形成中起什么作用?

   (5) C与D之间的转化属于一种什么类型的反应?

   (6) 由题给条件和提示,说明你所推测的化学反应发生的依据(只要回答推测C和D)。提示:

a. 已知可被拆分的异构体形式是紫色的,并且在溶液中存在如下平衡

紫色-[CoCl2(en)2]Cl
在饱和HCl中蒸发
水溶液在蒸气浴上浓缩
绿色-[CoCl2(en)2]Cl·HCl·2H2O

   b. 若用阳离子交换色谱柱吸附了适量固体B的水溶液,然后用合适的淋洗剂淋洗,可以观察到色谱柱上主要形成两条色带,先淋洗出的为少量绿色溶液,然后收集到较多的紫色溶液。

 0  245252  245260  245266  245270  245276  245278  245282  245288  245290  245296  245302  245306  245308  245312  245318  245320  245326  245330  245332  245336  245338  245342  245344  245346  245347  245348  245350  245351  245352  245354  245356  245360  245362  245366  245368  245372  245378  245380  245386  245390  245392  245396  245402  245408  245410  245416  245420  245422  245428  245432  245438  245446  447090 

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