電化學還原CO₂將其轉化為其它化學產品，是一種綜合利用CO₂的好方法。

已知：選擇性（S）和法拉第效率（FE）的定義：
S（B）=

n

（

生成

B

所用的

CO

2

）

陰極吸收的

C

O

2

×100%
FE（B）=

n

（

生成

B

所用的電子

）

n

（

通過電極的電子

）

×100%
（1）堿性電化學還原CO₂前，先在中性電解液中通電一段時間，pH及電流穩定后，再通CO₂。在陰極區若CO₂每得到1mol電子，同時H₂O也會得到等物質的量的電子，且陰極區電解液的pH幾乎保持不變（忽略溶液體積變化）。
①補全陰極產生CH₄的電極反應：

1

1

CO₂+

8e^-

8e^-

+

6H₂O

6H₂O

═

1

1

CH₄+

8OH^-

8OH^-

。
②陰極附近因為發生反應

CO₂+2OH^-=

CO

2

-

3

+H₂O

CO₂+2OH^-=

CO

2

-

3

+H₂O

（用離子方程式表示），生成的

CO

2

-

3

難以放電，降低了S（CH₄）。結合上述信息，S（CH₄）的理論最大值為

1

9

1

9

。
③結合化學用語分析陽極區產生CO₂的原因是

陽極去反應為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，陰極區產生的

CO

2

-

3

透過陰離子交換膜進入陽極，發生反應：

CO

2

-

3

+2H⁺=CO₂↑+H₂O

陽極去反應為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，陰極區產生的

CO

2

-

3

透過陰離子交換膜進入陽極，發生反應：

CO

2

-

3

+2H⁺=CO₂↑+H₂O

。
（2）控制pH=1、電解液中存在KCl時，電化學還原CO₂過程中CH₄（其他含碳產物未標出）和H₂的法拉第效率變化如圖3所示。

①結合圖3的變化規律，推測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，KCl抑制了陰極產生氫氣，提高了CO₂電化學還原生成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，KCl抑制了陰極產生氫氣，提高了CO₂電化學還原生成CH₄的選擇性）

。
②c（KCl）=3mol?L^-1時，11.2L（已折合為標準狀況，下同）的CO₂被完全吸收并還原為CH₄和C₂H₄，分離H₂后，將CH₄和C₂H₄混合氣體通入如圖4所示裝置（反應完全），出口處收集到氣體6.72L，則FE（C₂H₄）為

10%

10%

。