“神舟十六號(hào)”載人飛船于2023年5月30日成功發(fā)射，按計(jì)劃航天員乘組會(huì)在太空駐留約5個(gè)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(xiàng)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(yùn)飛船輸送到空間站，此外航天員所呼出的水蒸氣，也會(huì)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(gè)問題進(jìn)行了交流：①從尿液中回收水需要對(duì)尿液進(jìn)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(jìn)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(hào)表達(dá)式為 NaClO3△NaCl+O2NaClO3△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 571.4571.4g（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。
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| 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 |
（1）與方法一相比，方法二的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)態(tài)調(diào)整艙內(nèi)氣體組分，還需要補(bǔ)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(gè)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(shí)還可以為航天員提供食物。實(shí)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；NaClO3NaCl+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
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/9/25 13:0:1組卷：21引用：2難度：0.5
相似題
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1．碳酸氫鈉是一種應(yīng)用廣泛的鹽，化學(xué)小組對(duì)其進(jìn)行了探究。
（1）NaHCO3可稱為鈉鹽或碳酸氫鹽，它是由Na+和（填離子符號(hào)）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(shí)驗(yàn)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；2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。△
材料二：研究發(fā)現(xiàn)，NaHCO3溶于水時(shí)吸收熱量，Na2CO3溶于水時(shí)放出熱量。
【實(shí)驗(yàn)制備】根據(jù)侯氏制堿原理設(shè)計(jì)如圖1所示裝置制取NaHCO3。
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(jìn)一步確認(rèn)該白色固體是NaHCO3的實(shí)驗(yàn)方案是（須用到的儀器和藥品：試管、溫度計(jì)、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(shí)開始有無色氣體產(chǎn)生。反應(yīng)過程中溶液的pH隨時(shí)間變化如圖3所示。
【查閱資料】
材料三NaHCO3溶于水后，少量的能同時(shí)發(fā)生如下變化：HCO-3
變化①：+H2O→H2CO3+OH-；HCO-3
變化②：→HCO-3+H+。CO2-3
材料四：溶液的酸堿性與溶液中H+和OH-數(shù)目的相對(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是（填字母）。
a.pH＜6.68時(shí)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(xiàng)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(xiàng)目式學(xué)習(xí)。
【任務(wù)一】認(rèn)識(shí)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+和構(gòu)成HCO-3
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。
（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(lán)色
①發(fā)現(xiàn)玻璃管內(nèi)無水硫酸銅變藍(lán)，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(shí)驗(yàn)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(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(shí)開始有無色氣體產(chǎn)生。反應(yīng)過程中溶液的pH隨時(shí)間變化如圖3所示。
【查閱資料】
材料一：NaHCO3溶于水后，少量的能同時(shí)發(fā)生如下變化：HCO-3
變化①：+H2O→H2CO3+OH-HCO-3
變化②：→HCO-3+H+CO2-3
材料二：溶液的酸堿性與溶液中H+和OH-數(shù)目的相對(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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(duì)金屬的某些性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)探究。
【實(shí)驗(yàn)回顧】用圖甲所示裝置制取氫氣。
（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(dòng)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(yàn)證上述“判斷依據(jù)”，將純鋅片和純銅片插入稀硫酸中，實(shí)驗(yàn)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(yàn)，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(jìn)行實(shí)驗(yàn)】在老師指導(dǎo)下，小路同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
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(gè)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(qǐng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(huì)出現(xiàn)紅色固體。
【延伸應(yīng)用】
（9）一般情況下，兩種活動(dòng)性不同的金屬在潮濕的環(huán)境中接觸時(shí)，活動(dòng)性強(qiáng)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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