問答題

【案例分析題】

太陽能發(fā)電和陽光分解水制氮，是清潔能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池方面。下圖是n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池光解水制氫的基本原理示意圖，圖中的半導(dǎo)體導(dǎo)帶（未充填電子的分子軌道構(gòu)成的能級最低的能帶）與價帶（已充填價電子的分子軌道構(gòu)成的能級最高的能帶）之間的能量差ΔE（＝Ec－Ev）稱為帶隙，圖中的e－為電子、h＋為空穴。

瑞士科學(xué)家最近發(fā)明了一種基于上圖所示原理的廉價光電化學(xué)電池裝置，其半導(dǎo)體電極由2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成。系統(tǒng)一由吸收藍(lán)色光的WO3納米晶薄膜構(gòu)成；系統(tǒng)二吸收綠色和紅色光，由染料敏化的TiO2納米晶薄膜構(gòu)成。在光照下，系統(tǒng)一的電子（e－）由價帶躍遷到導(dǎo)帶后，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)二的價帶，再躍遷到系統(tǒng)二的導(dǎo)帶，然后流向?qū)﹄姌O。所采用的光敏染料為配合物RuL2（SCN）2，其中中性配體L為4，4’－二羧基－2，2’－聯(lián)吡啶。

該光電化學(xué)電池裝置所得產(chǎn)物可用于環(huán)保型汽車發(fā)動機(jī)嗎？說明理由。

答案： 可用于環(huán)保型汽車發(fā)動機(jī)。
該光電化學(xué)電池裝置所得產(chǎn)物氫氣，屬于清潔能源（原材料），可通過氫氣燃燒產(chǎn)生的熱能用于...
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【【案例分析題】】

太陽能發(fā)電和陽光分解水制氮，是清潔能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池方面。下圖是n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池光解水制氫的基本原理示意圖，圖中的半導(dǎo)體導(dǎo)帶（未充填電子的分子軌道構(gòu)成的能級最低的能帶）與價帶（已充填價電子的分子軌道構(gòu)成的能級最高的能帶）之間的能量差ΔE（＝Ec－Ev）稱為帶隙，圖中的e－為電子、h＋為空穴。

瑞士科學(xué)家最近發(fā)明了一種基于上圖所示原理的廉價光電化學(xué)電池裝置，其半導(dǎo)體電極由2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成。系統(tǒng)一由吸收藍(lán)色光的WO3納米晶薄膜構(gòu)成；系統(tǒng)二吸收綠色和紅色光，由染料敏化的TiO2納米晶薄膜構(gòu)成。在光照下，系統(tǒng)一的電子（e－）由價帶躍遷到導(dǎo)帶后，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)二的價帶，再躍遷到系統(tǒng)二的導(dǎo)帶，然后流向?qū)﹄姌O。所采用的光敏染料為配合物RuL2（SCN）2，其中中性配體L為4，4’－二羧基－2，2’－聯(lián)吡啶。

推測該配合物的分子結(jié)構(gòu)，并用Z⌒Z代表L（其中Z為配位原子），畫出該配合物及其幾何異構(gòu)體的幾何結(jié)構(gòu)示意圖。
答案： 該配合物的分子結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)為順式結(jié)構(gòu)cis－RuL2（SCN）2，其幾何異構(gòu)體為...
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【案例分析題】

太陽能發(fā)電和陽光分解水制氮，是清潔能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池方面。下圖是n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池光解水制氫的基本原理示意圖，圖中的半導(dǎo)體導(dǎo)帶（未充填電子的分子軌道構(gòu)成的能級最低的能帶）與價帶（已充填價電子的分子軌道構(gòu)成的能級最高的能帶）之間的能量差ΔE（＝Ec－Ev）稱為帶隙，圖中的e－為電子、h＋為空穴。

瑞士科學(xué)家最近發(fā)明了一種基于上圖所示原理的廉價光電化學(xué)電池裝置，其半導(dǎo)體電極由2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成。系統(tǒng)一由吸收藍(lán)色光的WO3納米晶薄膜構(gòu)成；系統(tǒng)二吸收綠色和紅色光，由染料敏化的TiO2納米晶薄膜構(gòu)成。在光照下，系統(tǒng)一的電子（e－）由價帶躍遷到導(dǎo)帶后，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)二的價帶，再躍遷到系統(tǒng)二的導(dǎo)帶，然后流向?qū)﹄姌O。所采用的光敏染料為配合物RuL2（SCN）2，其中中性配體L為4，4’－二羧基－2，2’－聯(lián)吡啶。

分別寫出半導(dǎo)體電極表面和對電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式，以及總反應(yīng)式。
答案： 半導(dǎo)體電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為：4h＋＋H2O→O2<...
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【案例分析題】

太陽能發(fā)電和陽光分解水制氮，是清潔能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池方面。下圖是n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池光解水制氫的基本原理示意圖，圖中的半導(dǎo)體導(dǎo)帶（未充填電子的分子軌道構(gòu)成的能級最低的能帶）與價帶（已充填價電子的分子軌道構(gòu)成的能級最高的能帶）之間的能量差ΔE（＝Ec－Ev）稱為帶隙，圖中的e－為電子、h＋為空穴。

瑞士科學(xué)家最近發(fā)明了一種基于上圖所示原理的廉價光電化學(xué)電池裝置，其半導(dǎo)體電極由2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成。系統(tǒng)一由吸收藍(lán)色光的WO3納米晶薄膜構(gòu)成；系統(tǒng)二吸收綠色和紅色光，由染料敏化的TiO2納米晶薄膜構(gòu)成。在光照下，系統(tǒng)一的電子（e－）由價帶躍遷到導(dǎo)帶后，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)二的價帶，再躍遷到系統(tǒng)二的導(dǎo)帶，然后流向?qū)﹄姌O。所采用的光敏染料為配合物RuL2（SCN）2，其中中性配體L為4，4’－二羧基－2，2’－聯(lián)吡啶。

已知太陽光能量密度最大的波長在560um附近，說明半導(dǎo)體電極中TiO2納米晶膜（白色）必須添加光敏劑的原因。
答案： 因納米晶TiO2膜幾乎不吸收可見光，而太陽光能量密度最大的波長在560nm附近，故必須添加能吸收可...
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【案例分析題】

太陽能發(fā)電和陽光分解水制氮，是清潔能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池方面。下圖是n－型半導(dǎo)體光電化學(xué)電池光解水制氫的基本原理示意圖，圖中的半導(dǎo)體導(dǎo)帶（未充填電子的分子軌道構(gòu)成的能級最低的能帶）與價帶（已充填價電子的分子軌道構(gòu)成的能級最高的能帶）之間的能量差ΔE（＝Ec－Ev）稱為帶隙，圖中的e－為電子、h＋為空穴。

瑞士科學(xué)家最近發(fā)明了一種基于上圖所示原理的廉價光電化學(xué)電池裝置，其半導(dǎo)體電極由2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成。系統(tǒng)一由吸收藍(lán)色光的WO3納米晶薄膜構(gòu)成；系統(tǒng)二吸收綠色和紅色光，由染料敏化的TiO2納米晶薄膜構(gòu)成。在光照下，系統(tǒng)一的電子（e－）由價帶躍遷到導(dǎo)帶后，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)二的價帶，再躍遷到系統(tǒng)二的導(dǎo)帶，然后流向?qū)﹄姌O。所采用的光敏染料為配合物RuL2（SCN）2，其中中性配體L為4，4’－二羧基－2，2’－聯(lián)吡啶。

說明TiO2和配合物RuL2（SCN）2對可見光的吸收情況，推測該配合物的顏色。
答案： 由于自由Ti4＋離子的基態(tài)電子組態(tài)為（3d）0，TiO2
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瑞士科學(xué)家最近發(fā)明了一種基于上圖所示原理的廉價光電化學(xué)電池裝置，其半導(dǎo)體電極由2個光系統(tǒng)串聯(lián)而成。系統(tǒng)一由吸收藍(lán)色光的WO3納米晶薄膜構(gòu)成；系統(tǒng)二吸收綠色和紅色光，由染料敏化的TiO2納米晶薄膜構(gòu)成。在光照下，系統(tǒng)一的電子（e－）由價帶躍遷到導(dǎo)帶后，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)二的價帶，再躍遷到系統(tǒng)二的導(dǎo)帶，然后流向?qū)﹄姌O。所采用的光敏染料為配合物RuL2（SCN）2，其中中性配體L為4，4’－二羧基－2，2’－聯(lián)吡啶。

該光電化學(xué)電池裝置所得產(chǎn)物可用于環(huán)保型汽車發(fā)動機(jī)嗎？說明理由。
答案： 可用于環(huán)保型汽車發(fā)動機(jī)。
該光電化學(xué)電池裝置所得產(chǎn)物氫氣，屬于清潔能源（原材料），可通過氫氣燃燒產(chǎn)生的熱能用于...
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