Question

據中國航天局相關負責人透露，我國將于今年中下旬發射“神州七號”載人航天飛船，本次發射的主要任務是將航天員送出艙外進行艙外空間行走．這必將又是中國航天史上光輝的一頁．已知一個成年人平均每天要呼吸空氣18000升左右．
（1）若飛船上有三名宇航員，在太空中逗留一個星期，理論上需要氧氣______千克．（氧氣的密度是1.43g/L，答案取整數），而這些氧氣的作用主要被用于航天員的______．
（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通過下列化學反應產生氧氣2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂
從減輕飛船發射重量和消除呼吸過程中產生的二氧化碳的角度請你評價這兩個方案最主要的優缺點（各寫一點）

方  案	優    點	缺    點
方案①
方案②

（3）請同學們列式計算，若采用上述②方案則需要攜帶至少多少質量的Na₂O₂才能供航天員順利地進行呼吸？

Answer 1

解：（1）按氧氣體積分數為21%計算，若飛船上有3名宇航員，太空中逗留一個星期，理論上需要氧氣（18000L×7×3×21%×1.43g/L）÷1000=114Kg，氧氣用于航天員呼吸作用．
（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）根據過氧化鈉與二氧化碳反應的化學方程式，已知氧氣的質量可求出過氧化鈉的質量．
故答案為：（1）114Kg；呼吸作用．
（2）

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

（3）解：設需要Na₂O₂的質量為X
2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂
156                 32
X                  114kg
=
  X=555.75kg
答：需要攜帶Na₂O₂的質量為555.75kg

分析：（1）根據題目給出信息進行計算，注意是3個人，逗留一個星期，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）根據化學方程式計算進行解答．
點評：該題集計算、實驗評價于一體，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，應重點練習，養成對實驗進行評價我自我設計實驗的習慣．