Question

據(jù)中國航天局相關(guān)負責人透露，我國將于今年中下旬發(fā)射“神州七號”載人航天飛船，本次發(fā)射的主要任務(wù)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(shù)），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(chǎn)生的電流來電解水
②通過下列化學反應(yīng)產(chǎn)生氧氣2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂
從減輕飛船發(fā)射重量和消除呼吸過程中產(chǎn)生的二氧化碳的角度請你評價這兩個方案最主要的優(yōu)缺點（各寫一點）

方  案	優(yōu)    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(zhì)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(shù)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(fā)電設(shè)備，減輕飛船的質(zhì)量，但反應(yīng)同時生成易燃的氫氣；方案②產(chǎn)生氧氣的同時能消除呼吸過程產(chǎn)生的二氧化碳，但也產(chǎn)生副產(chǎn)物碳酸鈉．
（3）根據(jù)過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學方程式，已知氧氣的質(zhì)量可求出過氧化鈉的質(zhì)量．
故答案為：（1）114Kg；呼吸作用．
（2）

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

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

分析：（1）根據(jù)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(zhì)量和反應(yīng)產(chǎn)物是否污染或影響環(huán)境等方面回答．
（3）根據(jù)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(shè)計和評價，是素質(zhì)教育對化學實驗教學的能力培養(yǎng)目標之一，而能力的考查又逐漸成了中考重點和熱點，應(yīng)重點練習，養(yǎng)成對實驗進行評價我自我設(shè)計實驗的習慣．