電化學(xué)還原CO
2將其轉(zhuǎn)化為其它化學(xué)產(chǎn)品，是一種綜合利用CO
2的好方法。
已知：選擇性（S）和法拉第效率（FE）的定義：
S（B）=
×100%
FE（B）=
×100%
（1）堿性電化學(xué)還原CO
2前，先在中性電解液中通電一段時(shí)間，pH及電流穩(wěn)定后，再通CO
2。在陰極區(qū)若CO
2每得到1mol電子，同時(shí)H
2O也會(huì)得到等物質(zhì)的量的電子，且陰極區(qū)電解液的pH幾乎保持不變（忽略溶液體積變化）。
①補(bǔ)全陰極產(chǎn)生CH
4的電極反應(yīng)：
1
1
CO
2+
8e-
8e-
+
6H2O
6H2O
═
1
1
CH
4+
8OH-
8OH-
。
②陰極附近因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)
（用離子方程式表示），生成的
難以放電，降低了S（CH
4）。結(jié)合上述信息，S（CH
4）的理論最大值為
。
③結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)分析陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生CO
2的原因是
陽(yáng)極去反應(yīng)為：2H
2O-4e
-=O
2↑+4H
+，陰極區(qū)產(chǎn)生的
透過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：
+2H
+=CO
2↑+H
2O
陽(yáng)極去反應(yīng)為：2H
2O-4e
-=O
2↑+4H
+，陰極區(qū)產(chǎn)生的
透過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：
+2H
+=CO
2↑+H
2O
。
（2）控制pH=1、電解液中存在KCl時(shí)，電化學(xué)還原CO
2過(guò)程中CH
4（其他含碳產(chǎn)物未標(biāo)出）和H
2的法拉第效率變化如圖3所示。
①結(jié)合圖3的變化規(guī)律，推測(cè)KCl可能的作用是
KCl的存在有利于CO2還原成CH4，不利于生成氫氣（或者KCl的濃度大于1mol?L-1時(shí)，KCl抑制了陰極產(chǎn)生氫氣，提高了CO2電化學(xué)還原生成CH4的選擇性）
KCl的存在有利于CO2還原成CH4，不利于生成氫氣（或者KCl的濃度大于1mol?L-1時(shí)，KCl抑制了陰極產(chǎn)生氫氣，提高了CO2電化學(xué)還原生成CH4的選擇性）
。
②c（KCl）=3mol?L
-1時(shí)，11.2L（已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同）的CO
2被完全吸收并還原為CH
4和C
2H
4，分離H
2后，將CH
4和C
2H
4混合氣體通入如圖4所示裝置（反應(yīng)完全），出口處收集到氣體6.72L，則FE（C
2H
4）為
10%
10%
。
【答案】1；8e
-；6H
2O；1；8OH
-；CO
2+2OH
-=
+H
2O；
；陽(yáng)極去反應(yīng)為：2H
2O-4e
-=O
2↑+4H
+，陰極區(qū)產(chǎn)生的
透過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：
+2H
+=CO
2↑+H
2O；KCl的存在有利于CO
2還原成CH
4，不利于生成氫氣（或者KCl的濃度大于1mol?L
-1時(shí)，KCl抑制了陰極產(chǎn)生氫氣，提高了CO
2電化學(xué)還原生成CH
4的選擇性）；10%
