Question

13．2011年，麻省理工學院科研團隊研發(fā)出一種人造樹葉，它將一片半導體材料夾在兩層特殊的催化劑的中間．若將人造樹葉整體浸泡在溶液中，當光照在人造樹葉上，就會分解水生成H₂和O₂，結構如圖所示．下列有關人造樹葉說法正確的是（　�。�

• A． 該裝置最終將太陽能轉變?yōu)殡娔?/td>
• B． Ni、Mo、Zn基催化劑極為陽極，發(fā)生氧化反應
• C． 可以將人造樹葉浸泡在堿性溶液中
• D． 鈷基催化劑上發(fā)生反應：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑

Answer 1

分析 由圖可知該電池的總反應為：2H₂O$\frac{\underline{\;光\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，這是一個非自發(fā)進行的吸熱的氧化還原反應，實現(xiàn)了太陽能→電能→化學能的轉化，鈷基催化劑上是水失電子產(chǎn)生氧氣和氫離子，則該極為陽極，電極反應式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，Ni、Mo、Zn基催化劑極為陰極，氫離子得電子發(fā)生還原反應，電極反應為：4H⁺+4e^-=2H₂↑，據(jù)此解答．

解答 解：A．水的分解反應是一個吸熱反應，反應物的能量低，生成物的能量高，該裝置最終將太陽能轉變成化學能儲存起來，故A錯誤；
B．Ni、Mo、Zn基催化劑極為陰極，氫離子得電子發(fā)生還原反應，故B錯誤；
C．由圖可知陽極產(chǎn)生氫離子，陰極氫離子得電子，則人造樹葉浸泡在酸性溶液中，故C錯誤；
D．鈷基催化劑上是水失電子產(chǎn)生氧氣和氫離子，電極反應式為：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，故D正確；
故選D．

點評 本題考查電解池的工作原理，為高頻考點，明確水的分解是非自發(fā)的氧化還原反應，結合電解原理分析是解題的關鍵，題目新穎靈活，難度不大．