问题标题:
由我国自行研制的载人飞船“神舟七号”实现了中华民族的飞天梦想.为了飞船正常和稳定运行,且保证航天器座舱内容气成分的稳定,科学家进行了大量的科学探索.方法一:有的科学家
问题描述:
由我国自行研制的载人飞船“神舟七号”实现了中华民族的飞天梦想.为了飞船正常和稳定运行,且保证航天器座舱内容气成分的稳定,科学家进行了大量的科学探索.
方法一:有的科学家提出“金属过氧化物处理系统”,即不断把座舱内的空气通过盛有金属过氧化物(以过氧化钠为例)的容器,并把处理后的气体充入座舱.
(1)有关反应的化学方程式是:______;______.
(2)若平均每名航天员每天消耗0.96kg氧气,若以10天计算,每人至少消耗______kg过氧化钠.
方法二:有的科学家根据电化学原理设计了航天器座舱内空气更新系统,该系统结构示意图如下:
(1)管道①把飞船座舱中含有较多二氧化碳的潮湿空气通入A装置N极室,该装置可以为航天器提供电能,N极电极反应式为:______;二氧化碳被吸收后转化为CO2-3离子,通过膈膜CO2-3离子进入M极室,最后二氧化碳与该极反应的产物作用而放出,并保持整个系统的pH稳定,则M极电极反应式为______.
(2)航天员的生活用水可以由A装置提供,已知这种电池生成350g水时能发电1度(约3600kJ),能量的转化效率为______.
已知:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-572kJ•mol-1
(3)管道②补充新鲜的氧气,供航天员呼吸,这些氧气来自B装置电解水系统,X极的电极反应式______.
高嵘回答:
方法一:(1)在长期载人太空飞行的宇航器中,每个宇航员平均每天需要消耗0.9kg氧气,呼出1.0kg二氧化碳,为了能保持飞船座舱内空气成分的稳定,不断把座舱内的空气通过盛有过氧化钠的容器,此时宇航员呼出的二氧化碳与过氧化钠反应,2Na2O2+CO2=2Na2CO3+O2,每44克二氧化碳会变为32克氧气,宇航员呼出的水蒸气与过氧化钠反应,2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑,每36克水蒸气会变为32克氧气,能保持飞船座舱内空气成分的稳定;
故答案为:2CO2+2Na2O2═2Na2CO3+O2;2H2O+2Na2O2═4NaOH+O2
(2)若平均每名航天员每天消耗0.96kg氧气,若以10天计算消耗氧气9.6kg,计算得到需要过氧化钠的质量为:
2Na2O2~O2;
2×78 32
m 9.6kg
m=46.8kg;
故答案为:46.8;
方法二::(1)含CO2的空气通入“电化学CO2处理系统”的N极室,N极上氧气得电子为正极,电极反应为:2H2O+O2+4e-=4OH-,吸收CO2的离子方程式为2OH-+CO2=CO32-+H2O,M极上氢起失去电子,该电极反应为H2+2e-=2H+,氢离子与碳酸根离子反应生成二氧化碳和水,所以CO2逸出的离子方程式为2H++CO32-=CO2+H2O,
故答案为:2H2O+O2+4e-=4OH-;H2+2e-=2H+;
(2)航天员的生活用水可以由A装置提供,已知这种电池生成350g水时能发电1度(约3600kJ),2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-572kJ•mol-1;理论上生成350g水依据热化学方程式计算为,350g×572KJ/mol36g/mol
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