Question

14．太陽(yáng)能發(fā)電和陽(yáng)光分解水制氫氣，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．如圖是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)帶是未充填電子的能級(jí)最低的能帶，半導(dǎo)體價(jià)帶是已充填價(jià)電子的能級(jí)最高的能帶，圖中的e^-為電子、h⁺為空穴．在光照下，電子（e^-）由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶后，然后流向?qū)﹄姌O．下列說(shuō)法不正確的是（　　）

• A． 對(duì)電極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為：4H⁺+4e^-→2H₂
• B． 電池的總反應(yīng)式為：2H₂O$\stackrel{hv}{→}$O₂+2H₂↑
• C． 整個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能向電能化學(xué)能等的轉(zhuǎn)化
• D． 裝置中電流的方向是從半導(dǎo)體電極流向?qū)﹄姌O

Answer 1

分析 A．圖示分析可知在對(duì)電極上發(fā)生的反應(yīng)是水電離出的氫離子得到電子生成氫氣；
B．過(guò)程是光照分解水生成氫氣作為清潔能源；
C．過(guò)程分析可知，裝置是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池反應(yīng)，是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、電能的轉(zhuǎn)化；
D．依據(jù)在光照下，電子（e^-）由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶后，然后流向?qū)﹄姌O判斷．

解答 解：A．圖示分析可知在對(duì)電極上發(fā)生的反應(yīng)是水電離出的氫離子得到電子生成氫氣電極反應(yīng)為：4H⁺+4e^-→2H₂，故A正確；
B．過(guò)程是光照分解水生成氫氣作為清潔能源，電池的總反應(yīng)式為：2H₂O$\stackrel{hv}{→}$O₂+2H₂↑，故B正確；
C．過(guò)程分析可知，裝置是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池反應(yīng)，是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、電能的轉(zhuǎn)化，整個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能向電能化學(xué)能等的轉(zhuǎn)化，故C正確；
D．在光照下，電子（e^-）由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶后，然后流向?qū)﹄姌O，電流方向是對(duì)電極流向半導(dǎo)體電極，故D錯(cuò)誤；
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了能量變化的過(guò)程分析，原電池原理、電子流向和電流流向、能量變化的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．