太陽能光解水制備的 H2和化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫,可實現(xiàn)資源的再利用。
(1)半導體光催化劑浸入水或電解質(zhì)溶液中,光照時可在其表面得到產(chǎn)物。
①該催化劑在水中發(fā)生光催化反應的原理如圖1所示。用簡潔的語言描述光解水的過程:
半導體光催化劑在光照條件下產(chǎn)生光生電子和光生空穴,H+被光生電子還原為氫氣,OH-被光生空穴氧化為氧氣
半導體光催化劑在光照條件下產(chǎn)生光生電子和光生空穴,H+被光生電子還原為氫氣,OH-被光生空穴氧化為氧氣
。
②若將該催化劑置于 AgNO3溶液中,產(chǎn)物之一為 O2,另一產(chǎn)物為 Ag
Ag
。
(2)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的 Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH-+3H2↑。工作原理如圖2所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色,鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知:Na2FeO4只在強堿性條件下穩(wěn)定,易被H2還原。
①電解過程中須將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出,其原因是 防止Na2FeO4被H2還原,降低Na2FeO4的產(chǎn)率
防止Na2FeO4被H2還原,降低Na2FeO4的產(chǎn)率
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②c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖3。M、N 兩點的 c(Na2FeO4)均低于最高值的原因是 M點,c(NaOH)低,Na2FeO4的穩(wěn)定性較差,反應速率慢,使Na2FeO4的產(chǎn)率降低,N點c(NaOH)高,鐵電極有氫氧化鐵生成,使Na2FeO4的產(chǎn)率降低
M點,c(NaOH)低,Na2FeO4的穩(wěn)定性較差,反應速率慢,使Na2FeO4的產(chǎn)率降低,N點c(NaOH)高,鐵電極有氫氧化鐵生成,使Na2FeO4的產(chǎn)率降低
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