Question

13．2011年，麻省理工学院科研团队研发出一种人造树叶，它将一片半导体材料夹在两层特殊的催化剂的中间．若将人造树叶整体浸泡在溶液中，当光照在人造树叶上，就会分解水生成H₂和O₂，结构如图所示．下列有关人造树叶说法正确的是（　　）

• A． 该装置最终将太阳能转变为电能
• B． Ni、Mo、Zn基催化剂极为阳极，发生氧化反应
• C． 可以将人造树叶浸泡在碱性溶液中
• D． 钴基催化剂上发生反应：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑

Answer 1

分析 由图可知该电池的总反应为：2H₂O$\frac{\underline{\;光\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，这是一个非自发进行的吸热的氧化还原反应，实现了太阳能→电能→化学能的转化，钴基催化剂上是水失电子产生氧气和氢离子，则该极为阳极，电极反应式为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，Ni、Mo、Zn基催化剂极为阴极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为：4H⁺+4e^-=2H₂↑，据此解答．

解答 解：A．水的分解反应是一个吸热反应，反应物的能量低，生成物的能量高，该装置最终将太阳能转变成化学能储存起来，故A错误；
B．Ni、Mo、Zn基催化剂极为阴极，氢离子得电子发生还原反应，故B错误；
C．由图可知阳极产生氢离子，阴极氢离子得电子，则人造树叶浸泡在酸性溶液中，故C错误；
D．钴基催化剂上是水失电子产生氧气和氢离子，电极反应式为：2H₂O-4e^-=4H⁺+O₂↑，故D正确；
故选D．

点评 本题考查电解池的工作原理，为高频考点，明确水的分解是非自发的氧化还原反应，结合电解原理分析是解题的关键，题目新颖灵活，难度不大．