Question

25、隨著我國航天科技水平的迅速提高，探測火星已成為我國航天科技發展的遠景目標，但要把人類送上火星，還有許多航天技術問題需要解決．如：如何提供在往返路程中宇航員呼吸所需要的氧氣和消除呼吸過程產生的二氧化碳就是一個值得研究的問題．已知一個成年人平均每年要呼吸空氣6 570 000 L左右．而目前的飛船飛往火星來回一趟需要兩年的時間．如果在飛船發射時攜帶全部所需的氧氣，則數量很大，將大大提高發射的成本和難度．
（1）若飛船上有3名宇航員，請計算來回火星一趟，理論上需要氧氣

11838（按氧氣體積分數為21%計算）或11274（按氧氣體積分數為20%計算）

kg．（氧氣的密度是1.43 g/L，答案取整數）
（2）有人提出在飛船上供氧的兩個方案：①通過太陽能電池產生的電流來電解水；
②通過如下反應產生氧氣：過氧化鈉+二氧化碳→碳酸鈉+氧氣．請你評價這兩個方案最主要的優缺點．答：

方案①產生同質量的氧氣，飛船發射時質量較輕，方案②產生氧氣的同時能消除呼吸過程產生的二氧化碳

（3）也有科學家提出研究使宇航員人工冬眠的技術，或加快飛船速度，縮短航行時間來減少氧氣的攜帶量．你是否有較好的方案？請舉一例

在飛船內種植光合作用效率高的植物

，你提出該方案的簡要理由是

能使二氧化碳和氧氣循環利用，既能減輕飛船發射時的質量又能同時消除呼吸過程產生的二氧化碳

．

Answer 1

分析：（1）根據題目給出信息進行計算，注意是3個人往返，一次2年，且要把空氣換算成氧氣．
（2）從飛船質量和反應產物是否污染或影響環境等方面回答．
（3）根據自然界中碳、氧循環途徑系統，即光合作用與呼吸作用的聯系回答．

解答：解：（1）2年×6570000 L/年×21%×1.43 g/L×3=11838000g=11838kg（按氧氣體積分數為20%計算為11274kg）．
（2）方案①不帶發電設備，減輕飛船的質量，但反應同時生成易燃的氫氣；方案②產生氧氣的同時能消除呼吸過程產生的二氧化碳，但也產生副產物碳酸鈉．
（3）根據自然界中碳、氧循環，可在飛船內種植光合作用效率高的植物，利用光合作用平衡空氣中的氧氣和二氧化碳的相對穩定．
故答案為：（1）11838（按氧氣體積分數為21%計算）或11274（按氧氣體積分數為20%計算）；（2）方案①產生同質量的氧氣，飛船發射時質量較輕，方案②產生氧氣的同時能消除呼吸過程產生的二氧化碳方案；（3）在飛船內種植光合作用效率高的植物；能使二氧化碳和氧氣循環利用，既能減輕飛船發射時的質量又能同時消除呼吸過程產生的二氧化碳．
故答案為：（1）11838（按氧氣體積分數為21%計算）或11274（按氧氣體積分數為20%計算）；（2）方案①產生同質量的氧氣，飛船發射時質量較輕，方案②產生氧氣的同時能消除呼吸過程產生的二氧化碳方案；（3）在飛船內種植光合作用效率高的植物；能使二氧化碳和氧氣循環利用，既能減輕飛船發射時的質量又能同時消除呼吸過程產生的二氧化碳．

點評：實驗方案的設計和評價，是素質教育對化學實驗教學的能力培養目標之一，而能力的考查又逐漸成了中考重點和熱點，但是，該內容也是學習難點，應重點練習，養成對實驗進行評價我自我設計實驗的習慣．