Question

14．太阳能发电和阳光分解水制氢气，是清洁能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在n-型半导体光电化学电池方面．如图是n-型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图，图中的半导体导带是未充填电子的能级最低的能带，半导体价带是已充填价电子的能级最高的能带，图中的e^-为电子、h⁺为空穴．在光照下，电子（e^-）由价带跃迁到导带后，然后流向对电极．下列说法不正确的是（　　）

• A． 对电极表面发生的电极反应式为：4H⁺+4e^-→2H₂
• B． 电池的总反应式为：2H₂O$\stackrel{hv}{→}$O₂+2H₂↑
• C． 整个过程中实现了太阳能向电能化学能等的转化
• D． 装置中电流的方向是从半导体电极流向对电极

Answer 1

分析 A．图示分析可知在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气；
B．过程是光照分解水生成氢气作为清洁能源；
C．过程分析可知，装置是光能转化为化学能，化学能转化为电能的原电池反应，是光能转化为化学能、电能的转化；
D．依据在光照下，电子（e^-）由价带跃迁到导带后，然后流向对电极判断．

解答 解：A．图示分析可知在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气电极反应为：4H⁺+4e^-→2H₂，故A正确；
B．过程是光照分解水生成氢气作为清洁能源，电池的总反应式为：2H₂O$\stackrel{hv}{→}$O₂+2H₂↑，故B正确；
C．过程分析可知，装置是光能转化为化学能，化学能转化为电能的原电池反应，是光能转化为化学能、电能的转化，整个过程中实现了太阳能向电能化学能等的转化，故C正确；
D．在光照下，电子（e^-）由价带跃迁到导带后，然后流向对电极，电流方向是对电极流向半导体电极，故D错误；
故选D．

点评 本题考查了能量变化的过程分析，原电池原理、电子流向和电流流向、能量变化的理解应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．