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“神舟十六號”載人飛船于2023年5月30日成功發(fā)射,按計劃航天員乘組會在太空駐留約5個月。航天員的中長期太空生活和工作,如何確保氧氣供應(yīng)和二氧化碳清除呢?同學(xué)們帶著疑問開啟了項目化學(xué)習(xí)之旅。
任務(wù)一:了解空間站內(nèi)如何獲得氧氣
【查閱資料】國際空間站的氧氣發(fā)生器是通過水的電解來制造氧氣,是主要的制氧方式。水通過貨運飛船輸送到空間站,此外航天員所呼出的水蒸氣,也會通過冷凝器從艙內(nèi)空氣中加以回收,還可以通過ECLSS(環(huán)控生保系統(tǒng))裝置,從航天員的尿液中回收水。
【分析交流】同學(xué)們分析資料后,就以下兩個問題進行了交流:①從尿液中回收水需要對尿液進行凈化處理,凈化的方法為沉降、過濾、
吸附
吸附
、消毒、蒸餾等;②電解水所需要的電能可由
太陽
太陽
能提供。
【深入學(xué)習(xí)】同學(xué)們通過進一步學(xué)習(xí),還了解到SFOG(固體燃料氧氣發(fā)生器)制氧法。該方法是采用特殊的技術(shù)手段加熱氯酸鈉,使其分解為氯化鈉和氧氣。氯酸鈉與氯酸鉀含有相同的氯酸根,其產(chǎn)生氧氣的符號表達式為
NaClO3
NaCl+O2
NaClO3
NaCl+O2
。理論上來說,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,10g氯酸鈉粉末能產(chǎn)生約3.15L的氧氣,3名航天員1天所需的氧氣為180升,如果完全由該方法提供氧氣,1天需要的氯酸鈉的質(zhì)量為
571.4
571.4
g(結(jié)果保留至0.1g)。
任務(wù)二:探究空間站內(nèi)如何清除二氧化碳
通過咨詢有關(guān)專家,同學(xué)們梳理了空間站內(nèi)吸收二氧化碳的幾種方法。
方法 原理
方法一 LiOH+CO2→Li2CO3+H2O
方法二 KO2+H2O+CO2→KHCO3+O2
方法三 分子篩吸收二氧化碳
方法四 吸收分子篩系統(tǒng)清除的二氧化碳,與水電解系統(tǒng)所產(chǎn)生的氫氣結(jié)合,生成液態(tài)水和甲烷氣體,甲烷被排放到外太空
【交流討論】
(1)與方法一相比,方法二的優(yōu)點是
除了能消耗掉二氧化碳,還能生成氧氣,供給呼吸
除了能消耗掉二氧化碳,還能生成氧氣,供給呼吸
。
(2)方法四中可回收利用的物質(zhì)是
水和甲烷
水和甲烷

(3)空間站上的大氣控制裝置按照地球大氣的組成比例,動態(tài)調(diào)整艙內(nèi)氣體組分,還需要補充
N2
N2
(填物質(zhì)的化學(xué)式)。
任務(wù)二:展望未來
空間站內(nèi)還有一個被稱為面向未來更長期的太空駐留任務(wù),科學(xué)家們寄希望于第三代環(huán)控生保系統(tǒng)——受控生態(tài)生保系統(tǒng),能自然地產(chǎn)生氧氣和消除二氧化碳,同時還可以為航天員提供食物。實現(xiàn)該目標(biāo)的措施是
種植綠色植物
種植綠色植物

【答案】吸附;太陽;NaClO3
NaCl+O2;571.4;除了能消耗掉二氧化碳,還能生成氧氣,供給呼吸;水和甲烷;N2;種植綠色植物
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/9/25 13:0:1組卷:21引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.碳酸氫鈉是一種應(yīng)用廣泛的鹽,化學(xué)小組對其進行了探究。
    (1)NaHCO3可稱為鈉鹽或碳酸氫鹽,它是由Na+
     
      (填離子符號)構(gòu)成,醫(yī)療上能用于治療胃酸(含有鹽酸)過多癥,反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     
    。
    【提出問題】實驗室中如何制取少量NaHCO3
    【查閱資料】
    材料一:侯氏制堿的原理:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3
    Na2CO3+CO2↑+H2O。
    材料二:研究發(fā)現(xiàn),NaHCO3溶于水時吸收熱量,Na2CO3溶于水時放出熱量。
    【實驗制備】根據(jù)侯氏制堿原理設(shè)計如圖1所示裝置制取NaHCO3。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    反應(yīng)結(jié)束后,將試管中的混合物過濾洗滌,低溫烘干得白色固體。
    (2)燒杯中冰水的作用是
     

    (3)能進一步確認(rèn)該白色固體是NaHCO3的實驗方案是
     
      (須用到的儀器和藥品:試管、溫度計、水)。
    (4)如圖2中碳酸氫鈉的溶解度在60℃后無數(shù)據(jù)的原因可能是
     

    【性質(zhì)探究】
    常溫下,取一定量的NaHCO3溶液于燒杯中,插入pH傳感器,向燒杯中持續(xù)滴加CaCl2溶液,有白色沉淀生成,當(dāng)溶液的pH變?yōu)?.68時開始有無色氣體產(chǎn)生。反應(yīng)過程中溶液的pH隨時間變化如圖3所示。
    【查閱資料】
    材料三NaHCO3溶于水后,少量的
    HCO
    -
    3
    能同時發(fā)生如下變化:
    變化①:
    HCO
    -
    3
    +H2O→H2CO3+OH-;
    變化②:
    HCO
    -
    3
    CO
    2
    -
    3
    +H+。
    材料四:溶液的酸堿性與溶液中H+和OH-數(shù)目的相對大小有關(guān)。常溫下,當(dāng)單位體積溶液中OH-的數(shù)目大于H+的數(shù)目時溶液的pH>7,反之pH<7;單位體積溶液中所含的H+數(shù)目越大,溶液的pH越小。
    【交流反思】
    (5)NaHCO3溶液顯
     
      (填“酸”“堿”或“中”)性,結(jié)合材料三、四從微觀角度說明原因:
     

    (6)根據(jù)本實驗,下列說法錯誤的是
     
      (填字母)。
    a.pH<6.68時生成的無色氣體為CO2
    b.從0~30s,單位體積溶液中H+數(shù)目不斷增大
    c.不能用CaCl2溶液鑒別Na2CO3和NaHCO3溶液

    發(fā)布:2024/12/25 15:30:1組卷:547引用:4難度:0.5
  • 2.關(guān)于鹽的性質(zhì)研究是一項重要的課題,某興趣小組以“探究碳酸氫鈉的性質(zhì)”為主題開展項目式學(xué)習(xí)。
    【任務(wù)一】認(rèn)識碳酸氫鈉
    (1)下列關(guān)于碳酸氫鈉的說法正確的是
     

    A.碳酸氫鈉是由Na+
    HCO
    -
    3
    構(gòu)成
    B.碳酸氫鈉俗稱純堿
    C.碳酸氫鈉醫(yī)療上能用于治療胃酸過多癥
    D.碳酸氫鈉難溶于水
    【任務(wù)二】探究碳酸氫鈉的性質(zhì)
    (2)探究碳酸氫鈉與稀鹽酸反應(yīng):興趣小組取適量碳酸氫鈉粉末于甲試管中,加入稀鹽酸,如圖1所示,觀察到甲試管中有氣泡產(chǎn)生,乙中
     
    ,說明碳酸氫鈉能與稀鹽酸反應(yīng)生成CO2,寫出試管甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式
     
    。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (3)探究碳酸氫鈉的熱穩(wěn)定性:用酒精燈充分加熱玻璃管,如圖2所示。
    資料:無水硫酸銅呈白色,遇水后呈藍色
    ①發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)無水硫酸銅變藍,紫色石蕊溶液變紅,說明碳酸氫鈉受熱易分解,且有
     
    和二氧化碳生成。
    ②實驗后興趣小組同學(xué)猜想玻璃管A處固體產(chǎn)物僅是Na2CO3而不含有NaOH,請設(shè)計實驗證明(寫出具體步驟和現(xiàn)象):
     
    。
    (4)常溫下,興趣小組同學(xué)取一定量的NaHCO3溶液于燒杯中,插入pH傳感器,向燒杯中持續(xù)滴加CaCl2溶液,有白色沉淀生成,當(dāng)溶液的pH變?yōu)?.68時開始有無色氣體產(chǎn)生。反應(yīng)過程中溶液的pH隨時間變化如圖3所示。
    【查閱資料】
    材料一:NaHCO3溶于水后,少量的
    HCO
    -
    3
    能同時發(fā)生如下變化:
    變化①:
    HCO
    -
    3
    +H2O→H2CO3+OH-
    變化②:
    HCO
    -
    3
    CO
    2
    -
    3
    +H+
    材料二:溶液的酸堿性與溶液中H+和OH-數(shù)目的相對大小有關(guān)。常溫下,當(dāng)單位體積溶液中OH-的數(shù)目大于H+的數(shù)目時溶液的pH>7,反之pH<7;單位體積溶液中所含的H+數(shù)目越大,溶液的pH越小。
    ①根據(jù)上述實驗可知NaHCO3溶液顯堿性,結(jié)合材料一、二從微觀角度說明原因:
     
    。
    ②根據(jù)本實驗,可知從0~30s,單位體積溶液中H+數(shù)目不斷
     
    (填“增大”或“減小”)。

    發(fā)布:2024/12/25 17:0:2組卷:87引用:2難度:0.4
  • 3.興趣小組的同學(xué)對金屬的某些性質(zhì)進行相關(guān)探究。
    【實驗回顧】用圖甲所示裝置制取氫氣。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)鋅與稀硫酸反應(yīng)?;瘜W(xué)方程式為
     
    。
    (2)可用排水法收集氫氣的原因是
     
    。
    (3)在金屬活動性順序里,金屬能否置換出鹽酸、稀硫酸中的氫,判斷依據(jù)是
     

    【發(fā)現(xiàn)問題】小路同學(xué)為驗證上述“判斷依據(jù)”,將純鋅片和純銅片插入稀硫酸中,實驗過程中偶然將兩種金屬觸碰(如圖乙),發(fā)現(xiàn)銅片表面產(chǎn)生了氣泡。經(jīng)檢驗,產(chǎn)生的氣體仍是氫氣。
    【提出問題】圖乙中哪種金屬參與了反應(yīng)?該反應(yīng)的原理是什么?
    【進行實驗】在老師指導(dǎo)下,小路同學(xué)設(shè)計并進行了如下實驗:
    步驟1:另取純鋅片和純銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中(如圖丙),觀察現(xiàn)象;
    步驟2:用導(dǎo)線將純鋅片和純銅片連接,并在兩金屬片之間串聯(lián)一個電流表(如圖?。?,觀察現(xiàn)象。
    (4)步驟1觀察到的現(xiàn)象是
     
    。
    【分析解釋】圖戊為步驟2的微觀原理示意圖(提示:圖中的e-表示電子)。
    (5)氫氣是由
     
    (填“鋅片”或“銅片”)與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的。
    (6)請根據(jù)圖示,從微觀角度描述在銅片表面產(chǎn)生氫氣的過程
     
    。
    【反思拓展】
    (7)若按己圖進行實驗,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則石墨碳棒上
     
    (填“有”或“沒有”)氣泡產(chǎn)生。
    (8)若將己圖中稀硫酸換成硫酸銅溶液,電流表指針也發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則
     
    (填“鋅片”或“石墨碳棒”)上會出現(xiàn)紅色固體。
    【延伸應(yīng)用】
    (9)一般情況下,兩種活動性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時,活動性強的金屬首先被腐蝕。造船工業(yè)為了避免輪船的鋼鐵外殼被腐蝕,通常在輪船外殼鑲嵌的金屬是
     
    (填字母)。
    A.銀塊
    B.銅塊
    C.錫塊
    D.鋅塊

    發(fā)布:2024/12/25 12:0:1組卷:81引用:3難度:0.5
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